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WO2022157004A1 - Measuring device for analyzing a respiratory gas flow - Google Patents

Measuring device for analyzing a respiratory gas flow Download PDF

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Publication number
WO2022157004A1
WO2022157004A1 PCT/EP2022/025019 EP2022025019W WO2022157004A1 WO 2022157004 A1 WO2022157004 A1 WO 2022157004A1 EP 2022025019 W EP2022025019 W EP 2022025019W WO 2022157004 A1 WO2022157004 A1 WO 2022157004A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring device
cuvette
sensor
sensor unit
unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/025019
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fritz MEHR
Otto STRÖBEL
Original Assignee
Löwenstein Medical Technology S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Löwenstein Medical Technology S.A. filed Critical Löwenstein Medical Technology S.A.
Priority to DE112022000947.0T priority Critical patent/DE112022000947A5/en
Priority to US18/272,161 priority patent/US20240081676A1/en
Priority to EP22701149.1A priority patent/EP4281755A1/en
Publication of WO2022157004A1 publication Critical patent/WO2022157004A1/en

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Definitions

  • the invention relates to a measuring device for analyzing a respiratory gas flow, which can be analyzed by a measuring device for at least two parameters at the same time.
  • a low dead space volume of the measuring devices used to monitor breathing is particularly important when ventilating premature babies.
  • State-of-the-art measuring devices for analyzing a flow of respiratory gas show attempts to reduce the actual measuring cuvette and thus also the dead space volume.
  • the measuring devices usually only include individual sensor units in order to monitor the respiratory gas flow of the living being or patient. It is therefore necessary to connect several sensor units with the appropriate connections and cuvettes or connections in series, which significantly increases the dead space volume.
  • too much dead space can mean that the patient cannot be supplied with sufficient fresh breathing air and a significant amount of CO2 rebreathing can be observed.
  • Some sensors are therefore not used, which in turn can result in life-threatening changes not being recorded and being overlooked.
  • the object of the present invention is therefore to provide a measuring device for the effective and reliable analysis of the respiratory gas flow of a living being.
  • the object is achieved by the inventive measuring device according to claim 1.
  • a measuring device for analyzing a flow of respiratory gas comprising at least one measuring unit and a cuvette, the cuvette being detachably connected to the measuring unit and being set up and designed to have a respiratory gas flowing through it, and the measuring unit having at least two sensor units, wherein at least one sensor unit is designed to determine a respiratory gas flow and at least one sensor unit is designed to determine a CO2 concentration in a respiratory gas and the cuvette comprises at least two sensor connections for connecting the sensor units to determine at least one respiratory gas flow and at least one CO2 concentration of a respiratory gas .
  • the measuring device is characterized in that the cuvette comprises at least three sensor connections, the at least third sensor connection being a sensor connection for a sensor unit for determining a respiratory gas pressure.
  • the cuvette thus includes a connection for a sensor unit for determining (or measuring) the CO2 concentration of the respiratory gas, the respiratory gas flow and the respiratory gas pressure.
  • the measuring device is characterized in that the measuring unit comprises at least three sensor units, the at least third sensor unit being a sensor unit for determining the respiratory gas pressure.
  • the measuring unit thus includes a sensor unit for determining (or measuring) the CO2 concentration of the breathing gas, the breathing gas flow and the breathing gas pressure.
  • the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the CO2 concentration in the breathing gas comprises at least one radiation source, at least one detector unit, at least one mirror, at least two lenses and at least one prism.
  • the measuring device is characterized in that at least two of the lenses are designed as Fresnel lenses and at least one of the two lenses is arranged on the at least one prism.
  • the measuring device is characterized in that the sensor unit comprises at least two prisms, with at least one of the at least two lenses being arranged on each prism.
  • the measuring device is characterized in that the mirror is a concave mirror.
  • the measuring device is characterized in that the mirror is preferably coated with gold for high reflection of rays in a wavelength range from 3500 nm to 4600 nm, in particular in the wavelength range from 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm is.
  • the measuring device is characterized in that the mirror is aspherical.
  • the measuring device is characterized in that the mirror is anamorphic.
  • the measuring device is characterized in that the detector unit includes at least two detector surfaces.
  • the measuring device is characterized in that at least one of the at least two detector surfaces is designed to detect one of wavelengths in a range from 3950 nm to 4550 nm, preferably in the wavelength range from 4260 +/- 100 nm, and at least one of the at least two Detector surfaces for the detection of wavelengths in a range from 3600 nm to 4200 nm, preferably in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm, is formed.
  • the measuring device is characterized in that at least one of the at least two detector surfaces is designed as a measuring detector and at least one of the at least two detector surfaces is designed as a comparison detector, wherein the at least two detector surfaces have the same size and wherein the detector surface for detecting wavelengths in a range of 3950 nm to 4550 nm, preferably in the wavelength range of 4260 +/- 100 nm, is designed as a measuring detector.
  • the measuring device is characterized in that the radiation source is an infrared radiation source, preferably an incandescent lamp. Both a conventional incandescent lamp and an incandescent lamp specially designed as an infrared radiation source can be considered.
  • the measuring device is characterized in that at least one prism is designed as an inverted prism, preferably as a roof prism.
  • the measuring device is characterized in that at least one prism is materially connected to at least one of the at least two lenses.
  • the measuring device is characterized in that at least one prism is manufactured in one piece with at least one of the at least two lenses. In some embodiments, the measuring device comprises at least two prisms, with both prisms being produced in one piece with one of the at least two lenses.
  • the measuring device is characterized in that the cuvette is arranged between one of the at least two lenses and the at least one prism.
  • the measuring device is characterized in that the cuvette is arranged between two prisms, with the two prisms being arranged between two lenses, resulting in a sequence of lens, prism, cuvette, prism, lens.
  • the measuring device is characterized in that the mirror, the radiation source, the lenses, the prisms of the sensor unit and the sensor connection of the cuvette for connecting the sensor unit for determining the CO2 concentration are not coated with an anti-reflection coating.
  • the measuring device is characterized in that the total transmission of the optics consisting of the mirror, radiation source, lenses and prisms of the sensor unit and the cuvette is over 50%, preferably over 60%.
  • the measuring device is characterized in that the prisms, the lenses and the cuvette are made of a plastic, with the plastic having a material thickness of 2 mm allowing transmission of infrared rays, preferably in the wavelength range between 3910 +/- - 100 nm to 4260 +/- 100 nm, greater than 85%, preferably greater than 90%, more preferably greater than 92%.
  • the measuring device is characterized in that the
  • the lenses and the cuvette with a material thickness of 2 mm have a transmission of Infrared rays, preferably in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm, of over 85%, preferably over 90%, more preferably over 92%.
  • the measuring device is characterized in that more than 90% by weight of the plastic is a polysulfone, a polyethersulfone, a polymethylene methacrylate, a polycarbonate, a polytetrafluoroethylene (Teflon), polyethersulfone, poly(arylenesulfone), a polyimide, a polyamide and/or or a mixture of at least one of the listed polymers and optionally another polymer.
  • the plastic is a polysulfone, a polyethersulfone, a polymethylene methacrylate, a polycarbonate, a polytetrafluoroethylene (Teflon), polyethersulfone, poly(arylenesulfone), a polyimide, a polyamide and/or or a mixture of at least one of the listed polymers and optionally another polymer.
  • the measuring device is characterized in that the at least one prism of the sensor unit is made from a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
  • the measuring device is characterized in that the lenses are made from a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
  • the measuring device is characterized in that at least the lenses and the at least one prism of the sensor unit for determining the CO2 concentration and the cuvette are made of a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
  • the measuring device is characterized in that a surface of one of the prisms forms a tapering column together with a surface of a second prism, the cuvette in the area of the sensor connection for connecting the sensor unit for determining the CO2 concentration to the tapering column has a suitable outer cross-section.
  • the measuring device is characterized in that the cuvette has an interior, the interior having at least two side surfaces which run parallel to one another, the two side surfaces each defining a plane (C), and the cuvette having at least two outer surfaces, wherein the outer surfaces each define a plane (B, E) and the two planes (B, E) are at an angle (A) to one another, and the planes (C) are at an angle (D) to the planes (B, E) with the angle (D) being half the size of the angle (A).
  • the measuring device is characterized in that the cuvette comprises a coupling, the coupling being designed and set up to connect a Y-piece and/or an exhalation device to the cuvette in a gas-conducting manner.
  • the measuring device is characterized in that the cuvette and the Y-piece and/or the exhalation device are rotatably connected to one another. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette and the Y-piece and/or the exhalation device are connected in such a way that they are secured against accidental detachment.
  • the measuring device is characterized in that the coupling for connecting the cuvette and Y-piece and/or the exhalation device has at least one seal, at least one locking ring and at least one axial bearing, the locking ring protecting against accidental loosening.
  • the measuring device is characterized in that at least one axial bearing and one retaining ring are designed together as a functional component.
  • the measuring device is characterized in that the cuvette has a connection for a gas-conducting connection to a patient interface, this connection being produced in one piece with the cuvette.
  • the measuring device is characterized in that the cuvette and the measuring unit are detachably connected to one another via at least one connecting element of the measuring unit and at least one connecting element of the cuvette.
  • the measuring device is characterized in that the connecting elements form a click system.
  • the measuring device is characterized in that the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the respiratory gas flow has at least one passage for at least one sensor pin.
  • the measuring device is characterized in that the sensor connection has at least one receptacle for accommodating the sensor unit for determining the respiratory gas flow, the at least one passage for the at least one sensor pin being arranged in the receptacle.
  • the measuring device is characterized in that the sensor connection is designed to connect a sensor unit for determining the CO2 concentration and is set up to accommodate the cuvette so that the outer surfaces of the cuvette are in positive contact with the prisms and/or the lens.
  • the measuring device is characterized in that the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the CO2 concentration is essentially designed as two opposite, flat, smooth outer surfaces of the side walls of the cuvette.
  • the measuring device is characterized in that the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the respiratory gas pressure has at least one recess for receiving the sensor head of the sensor unit and a bore from the recess into the interior of the cuvette.
  • the measuring device is characterized in that the cuvette has an overall length of less than 120 mm, preferably less than 80 mm. If an external pressure measurement is provided, then in some embodiments it is provided that the length including the Y-piece is less than 75 mm, in some embodiments less than 65 mm. In the case of an internal pressure measurement, it can be provided that the length including the Y-piece is less than 70 mm, in some embodiments less than 55 mm.
  • the measuring device is characterized in that the wall thickness of the cuvette in the area of the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the CO2 concentration is between 0.5 mm and 3 mm, preferably between 0.8 mm and 2 mm.
  • the measuring device is characterized in that the wall thickness of the cuvette in the area of the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the CO2 concentration has a tapering cross-sectional profile.
  • the measuring device is characterized in that the cuvette can be integrated into a patient interface.
  • the measuring device is characterized in that the at least two sensor units of the measuring unit are arranged together in one housing.
  • the measuring device is characterized in that at least three sensor units (41, 42, 43) of the measuring unit are arranged in one housing.
  • the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the respiratory gas flow works according to the principle of a thermal gas flow determination.
  • the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the respiratory gas flow works according to the principle of thermal anemometry, preferably hot-draft anemometry.
  • the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the respiratory gas flow comprises at least one sensor pin, the at least one sensor pin being guided at least partially through the passage into the interior of the cuvette.
  • the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the respiratory gas pressure determines the respiratory gas pressure using a difference from the atmospheric pressure.
  • the measuring device is characterized in that the sensor unit includes at least one sensor head. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette weighs less than 80 g, preferably less than 30 g.
  • the measuring device is characterized in that the measuring device, consisting of the measuring unit and cuvette, has a total weight of less than 120 g, preferably less than 60 g.
  • the measuring device is characterized in that the measuring unit is designed as a reusable and reusable item and/or the cuvette 5 is designed as a disposable item.
  • a system for analyzing a respiratory gas flow at least comprising a ventilator and a patient interface, the system also comprising a measuring device as described above, the measuring device being connected to the patient interface and the ventilator in a gas-conducting manner.
  • the system is characterized in that the cuvette is connected to the patient interface via the connector and the cuvette is connected to the ventilator via the Y-piece.
  • the system is characterized in that at least the measuring unit of the measuring device is arranged in and/or on the ventilator.
  • a cuvette for use in a measuring device for analyzing a respiratory gas flow, the cuvette comprising at least two sensor connections for connecting sensor units for determining at least one respiratory gas flow and at least one CO2 concentration of a respiratory gas.
  • a measuring unit for use in a measuring device for analyzing a respiratory gas flow, the measuring unit having at least two sensor units, wherein at least one sensor unit is designed to determine a respiratory gas flow and at least one sensor unit is designed to determine a CO2 concentration in a respiratory gas determine.
  • a sensor unit for determining the CO2 concentration of a respiratory gas comprising at least one radiation source, at least one detector unit, at least one mirror, at least two lenses and at least one prism.
  • the sensor unit is characterized in that at least two of the lenses are designed as Fresnel lenses and at least one of the two lenses is arranged on the at least one prism. In some embodiments, the sensor unit is characterized in that the at least one prism is materially connected to at least one of the at least two lenses.
  • the sensor unit is characterized in that the at least one prism is made in one piece with at least one of the at least two lenses.
  • the sensor unit is characterized in that the at least one prism and the lenses are made of a plastic, with the plastic having a material thickness of 2 mm allowing transmission of infrared rays, in particular in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm, of over 85%, preferably over 90%, more preferably over 92%.
  • the sensor unit is characterized in that the plastic is more than 90% by weight of a polysulfone, a polyethersulfone, a polymethylene methacrylate, a polycarbonate, a polytetrafluoroethylene (Teflon), polyethersulfone, poly(arylenesulfone), a polyimide, a polyamide and/or is a mixture of at least one of the listed polymers and one or more other polymers of your choice.
  • the plastic is more than 90% by weight of a polysulfone, a polyethersulfone, a polymethylene methacrylate, a polycarbonate, a polytetrafluoroethylene (Teflon), polyethersulfone, poly(arylenesulfone), a polyimide, a polyamide and/or is a mixture of at least one of the listed polymers and one or more other polymers of your choice.
  • the object is further achieved by a prism for use in a sensor unit as described above, the prism being made in one piece with a lens, the lens being a Fresnel lens
  • the object is also achieved by a method for producing optical components from polysulfone and/or polyethersulfone and/or polycarbonate by injection molding, the optical components being prisms and lenses.
  • the prism is manufactured in one piece with a lens.
  • a ventilator is to be understood as any device which supports a user or patient in breathing naturally, takes over the ventilation of the user or living being (eg patient and/or newborn and/or premature baby) and/or is used for respiratory therapy and/or otherwise affects the breathing of the user or patient.
  • Ventilators can also be understood as diagnostic devices for ventilation. Diagnostic devices can generally be used to record medical and/or respiration-related parameters of a living being. This also includes devices that can record and optionally process medical parameters of patients in combination with breathing or exclusively relating to breathing.
  • a patient interface can be understood as any peripheral device which is intended for interaction, in particular for therapy or diagnostic purposes, of the measuring device with a living being.
  • a patient interface can be understood as a mask of a ventilator or a mask connected to the ventilator.
  • the cuvette or the measuring device according to the invention can be arranged between the mask and the ventilator, so that the mask is connected to the ventilator via the cuvette.
  • This mask can be a full-face mask, i.e. one that encloses the nose and mouth, or a nose mask, i.e. a mask that only encloses the nose.
  • Tracheal tubes or cannulas and so-called nasal cannulas can also be used as masks or patient interfaces.
  • the patient interface can also be a simple mouthpiece, for example a tube, through which the living being at least breathes out and/or breathes in.
  • a connection to a respirator is not necessary for the inventive measuring device in all embodiments.
  • the inventive measuring device is particularly suitable not only for use in the field of therapy and ventilation of patients, but can also be used in other areas where an analysis of natural breathing may be desired, such as for divers, mountaineers, in the Find protective equipment for firefighters, etc.
  • the measuring device according to the invention can also be used in the area of determining various physiological parameters of a living being—not only with regard to diagnostics.
  • the measuring device combines at least one sensor unit for determining a respiratory flow or a sensor unit for determining the respiratory gas pressure together with at least one sensor unit for determining the CO2 concentration in a common housing.
  • the cuvette of the measuring device is also designed in such a way that it has at least two corresponding sensor connections. Also integrated into the cuvette is a connection for a patient interface, for example, it being possible in principle for the cuvette to also be integrated into a patient interface.
  • three sensor units are installed in the measuring unit to determine the breathing gas flow, breathing gas pressure and CO2 concentration.
  • the measuring device is preferably designed in such a way that no bypass line is required for the measurement of respiratory gas pressure and/or respiratory gas flow, but rather the measurements can be carried out directly in the cuvette.
  • the sensor unit for determining the CO2 concentration includes optical components, in particular prisms and lenses, which are made of a polymer that is permeable to IR radiation. Ideally, the cuvette is also made from such a material. The production from a polymer also allows a simple production of the prisms in one piece with the lenses.
  • the measuring device can be used both with a ventilator and without a ventilator.
  • the cuvette also has a coupling via which, for example, an exhalation device (e.g. an exhalation valve controlled by the ventilator or a leakage system) for a 1-tube configuration or a Y-piece for a 2-tube configuration Hose configuration can be connected.
  • an exhalation device e.g. an exhalation valve controlled by the ventilator or a leakage system
  • the coupling is preferably designed in such a way that no unwanted leakage occurs, and the cuvette and the connected Y-piece or the exhalation device can be easily rotated in relation to one another.
  • the measuring device Depending on the living being on/with/by which the measuring device is to be used, certain changes or adaptations, in particular in the cross sections of the gas-conducting components such as the cuvette, must be taken into account. While, for example, premature babies have a low respiratory and lung volume and rather low respiratory pressures and flows, the smallest possible design (small cross-sections) with low dead space volumes is desirable here. In the case of larger living beings, such as adult humans, the small cross-section can result in too high a breathing resistance, so that the cuvette has to be made correspondingly larger than for premature babies.
  • Figure 1 Schematic representation of the measuring device 1
  • Figure 2 Cross section through cuvette 5 and optical components of sensor unit 42
  • Figure 4 Cross section of prisms 424a, 424b and cuvette 5
  • FIG. 5 Perspective view of measuring unit 4 with housing 453
  • FIG. 6 Connection elements measuring unit 4 and cuvette 5
  • FIG. 7 Perspective section through cuvette 5 with optical components of sensor unit 42
  • FIG. 8 Cross section along measuring device 1 in top view
  • Figure 10 Cross section along measuring device 1 through sensor units 41, 43
  • Figure 13 Schematic representation of measuring device 1 with patient interface 3
  • Figure 14 Schematic representation of measuring device 1 with patient interface 3
  • Figure 15 Schematic representation of measuring device 1 with patient interface 3 and
  • Figure 16 Schematic representation of measuring device 1 with patient interface 3 and
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the measuring device 1 according to the invention for the analysis of a respiratory gas flow.
  • the embodiment shown comprises a measuring unit 4 and a matching cuvette 5.
  • the measuring unit 4 comprises, for example, the three sensor units 41, 42, 43.
  • the cuvette 5 has three sensor connections 51, 52, 53 for connecting the sensor units 41, 42, 43 on.
  • the cuvette 4 additionally has at least one interface 44 via which the measurement data and/or electrical signals generated by the sensor units 41, 42, 43 can be forwarded and/or transmitted to a corresponding signal processing unit (not shown).
  • the cuvette 5 also has a connection 59 which can be connected to a patient interface 3 in a gas-conducting manner, for example. In some embodiments, the cuvette 5 can also be integrated into the patient interface 3 .
  • connection 59 then forms the transition from the patient interface 3 to the cuvette 5, for example.
  • the interface 44 is designed as a combined interface which forwards the signals of the sensor units 41, 42, 43 bundled, but it is also possible for each sensor unit to have its own interface for transmitting the signals to a signal processing unit.
  • the signal processing unit is used, for example, to convert the electrical signals generated by sensor units 41, 42, 43 into measured values and/or data, which are then interpreted, displayed and/or displayed by appropriate processing, output, evaluation and/or calculation units and possibly display elements can be further processed.
  • the signal processing unit is integrated into the measuring unit 4 .
  • the signal processing unit can be provided as an external device, for example together with further processing, evaluation and/or calculation units and possibly also display and control elements.
  • the measuring unit 4 can also be set up and configured to display, interpret and/or further process the values and/or data output by the signal processing unit, for example by means of processing, evaluation and/or processing functions integrated in the measuring unit calculation units.
  • a display optionally together with controls and / or as a touch screen on the Measuring unit 4 can be arranged, which can display and/or output the measured values of the sensor units 41, 42, 43.
  • the sensor unit 41 is designed, for example, as a sensor unit for determining the respiratory gas flow (“flow”), ie the value of the flow (volume per time) of the respiratory gas flow.
  • the sensor connection 51 is designed for the connection of such a sensor unit 41 .
  • the sensor unit 41 is a flow sensor, for example, which is based on a thermal measurement principle. Such a measuring principle is, for example, thermal anemometry.
  • An exemplary embodiment of the sensor unit 41 is a hot-wire anemometer.
  • at least one sensor pin 411 is placed in the respiratory gas flow, this sensor pin 411 having a thin wire which is clamped between two metal tips or welded or soldered to them.
  • the sensor unit 42 is designed and set up, for example, as a sensor unit for determining the CO2 concentration of the breathing gas.
  • the sensor unit 42 is an infrared sensor unit which measures the CO2 concentration based on the absorbed infrared radiation of the breathing gas flowing through the cuvette 5 .
  • the matching sensor connection 52 of the cuvette 5 is accordingly designed in such a way that the cuvette 5 is transparent to the infrared radiation at least in the area of the sensor connection 52 .
  • the sensor unit 43 is designed, for example, as a sensor unit for determining the breathing gas pressure in the cuvette 5 .
  • the sensor connection 53 of the cuvette 5 is designed in such a way that it can accommodate the sensor unit 43 and is connected to the interior 57 of the cuvette 5 .
  • this connection between the sensor unit 43 and the interior 57 of the cuvette 5 is realized through a bore 531 in the area of the sensor connection 53 .
  • the breathing gas pressure is measured by the sensor unit 43 using a difference from the atmospheric pressure or the ambient air pressure.
  • sensor unit 43 has at least one sensor head 431, for example.
  • Figure 2 shows an example of the essential elements of the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration of the breathing gas in connection with the cuvette 5.
  • the determination of the CO2 concentration is based, for example, on the absorption of infrared radiation by the CO2 molecules in the breathing gas, which passes through the interior 57 of cuvette 5 flows.
  • the sensor unit 42 comprises at least one radiation source 422, for example an infrared radiator and/or an incandescent lamp.
  • radiation sources essentially do not emit the radiation in a directed and omnidirectional manner.
  • the sensor unit 42 a mirror 421, which is set up to reflect the radiation generated by the radiation source 422 essentially in the direction of the cuvette 5.
  • the mirror 421 is designed as a concave mirror, for example.
  • the mirror 421 is also aspheric and/or anamorphic, which allows the shape of the optical path 429 to be better adapted.
  • the mirror 421 is coated with gold, for example, for high reflection. In addition to gold, other coatings are also conceivable for the mirror 421 insofar as these ensure reflection of the radiation generated by the radiation source 422 .
  • the radiation source 422 itself can also have a reflective coating, so that the radiation generated by the radiation source 422 is already reflected by the radiation source 422 in the direction of the cuvette 5 .
  • the use of a directed radiation source 422, for example an (infrared) laser is conceivable.
  • a lens 423 is arranged in the beam path 429 after the mirror 421 and the radiation source 422 .
  • the lens 423 is designed, for example, as a plano-concave lens, which is used for beam development in front of the cuvette 5, among other things.
  • the lens 423 is also designed and set up to act as a beam splitter.
  • the lens 423 is designed as a Fresnel lens, which enables the sensor unit 42 to be constructed in a space-saving manner.
  • a prism 424b is arranged directly on the lens 423 .
  • the outer surfaces 521a of the cuvette 5 are bevelled, as can be seen particularly in FIGS. 3 and 4, which leads to a prismatic effect of the cuvette 5.
  • the prism 424b is beveled to the same extent, so that overall there are no refractive surfaces or refractive edges between the lens 423 and the outer surface 521a of the cuvette 5.
  • the lens 423 and the prism 424b are made in one piece and from one material.
  • the lens 423 and the prism 424b can be produced in one piece from a plastic, for example a polysulfone, a polyethersulfone and/or a polycarbonate, in an injection molding process.
  • the material is Teflon. A high transmission of the infrared radiation is decisive for the choice of the plastic.
  • the plastic should have a transmission of more than 85% of individual wavelengths in the range between 3600 nm and 4550 nm, preferably in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm. In some embodiments, a transmission of over 90% or over 92% is preferable.
  • the high transmission is required in particular for the wavelengths in the range from 4200 nm to 4400 nm and 3800 nm to 4000 nm, preferably in the wavelength range from 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm.
  • cuvette 5 and measuring unit 4 together weigh less than 120 g, preferably less than 60 g, more preferably less than 30 g. Both the cuvette 5 and the measuring unit 4 each weigh less than 80 g, for example, preferably less than 30 g, more preferably less than 15 g.
  • the infrared radiation impinges on the respiratory gas flow, with parts of the infrared radiation being absorbed by CO2 molecules contained in the respiratory gas.
  • the wavelength range around 4260 (+/- 10) nm is absorbed, while the wavelength range around 3910 (+/- 10) nm is essentially not absorbed by the CO2 molecules or other (regular) components of the breathing gas of a living being.
  • the part of the infrared radiation not absorbed by the respiratory gas passes through the side surface 571b through the side wall 522b of the cuvette 5 and emerges from the outer surface 521b.
  • the prism 424a is arranged in a form-fitting manner on the outer surface 521b. The infrared radiation enters the prism 424a through the surface 428a of the prism 424a.
  • the prism 424a is designed, for example, as an inverted prism, preferably as a roof prism.
  • the prism 424a is oriented and configured such that the infrared rays strike the surface 428b of the prism 424a at an angle of at least 45° or more, for example.
  • the infrared rays are totally reflected at the surface 428b toward the lens 425 arranged on the prism 424a.
  • the lens 425 is designed as a Fresnel lens, for example, and in some embodiments is produced in one piece with the prism 424a, for example, so that the material of the prism 424a transitions to the lens 425.
  • Prism 424a and lens 425 can be manufactured, for example, by injection molding and can be manufactured simultaneously in the same tool.
  • the lens 425 is also set up and designed in such a way that a uniform image is projected onto the detector unit 426 .
  • the detector unit 426 which has two detector surfaces 426a, 426b, for example, converts the incoming infrared radiation into electrical signals.
  • the detector surface 426a is designed, for example, to detect infrared radiation in the wavelength range around 4260 (+/- 100) nm and the detector surface 426b is designed, for example, to detect infrared radiation in the range around 3910 (+/- 100) nm.
  • both detector surfaces 426a, 426b are irradiated in the same way.
  • the detector surface 426b for detecting infrared radiation in the wavelength range around 3910 (+/- 100) nm is therefore used as a reference detector, while the detector surface 426a for detecting infrared radiation in the wavelength range around 4260 (+/- 100) nm can be regarded as a measuring detector.
  • the arrangement of the prisms 424a, 424b and the lenses 423, 425 is used for beam guidance and beam development, so that the same image can be projected onto both detector surfaces 426a, 426b, ie the beams are divided equally.
  • the detector unit 426 includes more than two detector surfaces, for example to measure other gas components of the respiratory gas flow.
  • further detector surfaces for determining the O2 concentration (e.g. range around 1580 nm and/or 1270 nm) and/or the CO concentration (e.g. range around 4670 nm and/or 2340 nm) of the respiratory gas could be part of the detector unit 426 be installed.
  • the individual components of the sensor unit 42 and the sensor connection 52 or the cuvette 5, in particular lenses, prisms and the cuvette 5 itself, are made, for example, from a plastic that is transparent to infrared rays.
  • plastics are polysulfone, polyethersulfone, polymethylene methacrylate, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, Polyethersulfone, Poly(arylenesulfone), Polyimide, Polyamide.
  • a mixture of the plastics mentioned is also conceivable, or a mixture of one and/or more of the plastics with other plastics. In the case of a mixture of plastics, the plastic(s) mentioned should make up more than 90% by weight of the plastics mixture.
  • a plastic mixture could consist of 46% polysulfone, 46% polyethersulfone and 8% polystyrene.
  • Polysulphones, polyethersulphones and/or polycarbonates are particularly suitable as material for the lenses 423, 425, prisms 424a, 424b and the cuvette 5.
  • the lenses, prisms and the cuvette 5 are made of the same material, it is also conceivable that the materials of the individual components vary.
  • the lenses and/or prisms can be made of a mineral or an inorganic material instead of a plastic.
  • a further aspect which characterizes the choice of material for the cuvette 5, the prisms and the lenses, for example, can be seen in the fact that the entire optical arrangement (mirror, radiation source, lenses, prisms, cuvette) does not require the use of an anti-reflection coating.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the cuvette 5 as a cross section in the area of the sensor connection 52 for connecting the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration in the breathing gas flow.
  • the outer surfaces 521a, 521b of the cuvette 5 are slanted, for example, so that they converge in a wedge shape.
  • the outer surfaces 521a, 521b are planar, for example, so that the outer surfaces 521a, 521b define planes B and E, respectively, which intersect at an angle A.
  • the interior 57 of the cuvette 5 has two plane-parallel inner surfaces 571a, 571b, which define the planes C, for guiding the beam.
  • the planes C intersect the planes B and E at an angle D, which is half the angle A, for example.
  • the outer surfaces 521a, 521b are not beveled, so that the planes B, E and C never intersect, the outer surfaces 521a, 521b therefore run plane-parallel to the inner surfaces 571a, 571b, which also run plane-parallel to one another.
  • the infrared radiation enters the interior 57 of the cuvette 5 at an angle of approximately 90° from the inner surface 521a and then hits the inner surface 521b at an angle of about 90°.
  • the radiation does not run exactly axially parallel, for example the radiation is already bundled here in the direction of the detectors. As a result, it can happen that the radiation only runs at an angle of approximately 90° or hits the surfaces mentioned, resulting in deviations from the 90° angle.
  • the A corresponding beam path is developed, for example, by the lens 423, so that the beams are perpendicular to the inner surfaces 571a, 572b.
  • surfaces 427 and 428a are tapered, as are outer surfaces 521a, 521b.
  • Different planes B, E, F, G are defined by surfaces 427, 428a, 521a and 521b: surface 427 defines plane F, surface 428a defines plane G, outer surface 521a defines plane B and outer surface 521b defines the plane E.
  • the surfaces 427, 428a, 521a, 521b are formed such that the planes F and B are parallel to each other and the planes G and E are parallel to each other.
  • the planes F and B are at an angle A to the planes G and E.
  • the surfaces 427, 428a, 521a, 521b are not beveled in some embodiments, but are all plane-parallel to one another, which is also the case for the planes B, E, F, G applies.
  • the surfaces 427, 428a, 521a, 521b are at least slightly beveled and taper in the shape of a wedge, so that the cuvette 5 can be positioned more easily in the sensor unit 42 and also that the outer surfaces 521a, 521b fit in a form-fitting manner the respective surfaces 427 and 428a can be ensured.
  • the three sensor units 41, 42, 43 are advantageously arranged together in a housing 45, as shown by way of example in a perspective view in FIG.
  • the housing is roughly U-shaped, for example, so that the cuvette 5 can be inserted into the resulting space.
  • the sensor units 41, 43 for determining the respiratory gas flow and respiratory gas pressure are arranged next to one another in the housing base 453 of the housing 45, for example.
  • the optical components of the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration of the respiratory gas are arranged in the housing sides 452, 454.
  • the radiation source 422 is arranged together with the mirror 421, the lens 423 and the prism 424b in one side 452 of the housing and the prism 424a with the lens 425 is arranged in the other side 454 of the housing.
  • the detector 426 or the detector surfaces 426a, 426b are also arranged, for example, in the housing side 454 or below the housing side 454 in the housing base 453 or at the transition from the housing side 454 to the housing base 453. If the measuring unit 4 has an interface 44 for connecting external devices, this interface 44 is also arranged, for example, in the housing base 453; alternatively, an arrangement of the interface 44 in one of the housing sides 452, 454 is also conceivable.
  • the power supply for the measuring unit 4 or the sensor units 41, 42, 43 is produced, for example, via an optionally replaceable battery or rechargeable battery integrated in the housing 45.
  • the measuring unit 4 is supplied with power via an interface.
  • a connected ventilator can also supply the measuring unit 4 with energy.
  • the interface between the ventilator and the measuring unit 4 can be set up, for example, in such a way that, in addition to the signal and/or data transmission, the power supply also takes place.
  • the measuring unit 4 receives an internal or external power pack, which enables a direct power supply.
  • both the measuring unit 4 and the cuvette 5 can have connecting elements 451, 61, for example, as illustrated in a highly simplified manner in FIG. 6 using an exemplary embodiment.
  • the connectors 451, 61 can interlock and block each other.
  • the connecting elements 451, 61 can together form a click mechanism, so that the measuring unit 4 can be clicked onto the cuvette 5. It is also conceivable that a clicking noise gives audible feedback that the measuring unit 4 is connected to the cuvette 5 .
  • the measuring unit 4 it is also conceivable, for example, additionally or alternatively, for the measuring unit 4 to have a type of cover or bolt which is closed after the measuring unit 4 is connected to the cuvette 5 and fixes the cuvette 5 in the measuring unit 4 .
  • Figure 7 shows the essential optical components (mirror 421, radiation source 422, lens 423 with prism 424b, prism 424a with lens 425, detector surfaces 426a and 426b) of sensor unit 42 and a cross section through the cuvette in the area of sensor connection 52 for sensor unit 42 Determination of the CO2 concentration.
  • Other electronic components and the housing 45 are not shown for purposes of illustration.
  • the feed-through openings 511 of the sensor connection 51 for the sensor unit 41 for measuring the respiratory gas flow and the bore 531 of the sensor connection 53 for the sensor unit 43 for measuring the respiratory gas pressure are arranged in the bottom 523 of the cuvette 5 .
  • the lead-through openings 511 are arranged, for example, in a receptacle 512 which is designed to receive the sensor unit 41 for determining the respiratory gas flow.
  • the receptacle 512 is manufactured as a separate part, for example, and is placed in a corresponding recess which is designed to hold the receptacle 512 .
  • the receptacle 512 is clipped into the corresponding recess in the cuvette, for example using a click mechanism.
  • the receptacle 512 it is also conceivable and possible for the receptacle 512 to be produced in one piece with the cuvette 5 and possibly only to be characterized by the passages 511 .
  • the cuvette 5 or the receptacle 512 has four passages 511 .
  • the receptacle 512 or the cuvette 5 can have five passages 511, with a total of one to ten passages 511 generally being possible.
  • the passages 511 can, for example, also be distributed over a number of receptacles 512 and/or can be arranged at a number of different points on the cuvette 5 .
  • the measuring unit 4 is designed as a reusable unit and the cuvette 5 is designed as a disposable item, the possibility described above of detachably connecting the cuvette 5 to the measuring unit 4 is decisive.
  • the measuring unit 4 is designed as a reusable unit, it can be considered here that the entire measuring unit can be cleaned and, for example, compared to a cleaning sterilization and/or disinfection and is not damaged.
  • individual parts of the measuring unit 4 can also be exchangeable - e.g. the sensor pins 411 and/or the sensor head 431.
  • the interior of the measuring unit 4 can also be sealed, for example, so that no substances can penetrate into the housing 45 from the outside. It would therefore be sufficient if the surfaces of the measuring unit 4 can be sterilized and/or disinfected. In particular, care must be taken to ensure that the materials used are stable during cleaning and do not dissolve or become damaged in any other way.
  • both the cuvette 5 and the measuring unit 4 are designed as disposable items.
  • the measuring unit 4 can, for example, be permanently connected to the cuvette 5 so that the measuring device is designed as a workpiece without the measuring unit 4 and cuvette 5 being able to be separated.
  • the cuvette 5 can also be designed as a reusable item, ie reusable. For this purpose, it is assumed that the cuvette 5 can be sterilized and also disinfected.
  • the sensor unit 42 is connected to the cuvette 5, the prisms 424a and 424b being in positive contact with the side walls 522a and 522b on the outside.
  • the pressure measurement via the sensor connection 53 or the bore 531 can be carried out in the same area of the cuvette 5 as the CO2 measurement via the sensor unit 42.
  • the bore 531 is in The bottom 523 of the cuvette 5 is formed while the side walls 522a and 522b are formed in the same portion of the cuvette 5 to function as the sensor terminal 52 for the sensor unit 42 for measuring the CO2 concentration.
  • FIG. 8 shows a section along an exemplary embodiment of the cuvette 5 with the measuring unit 4 in a top view.
  • a coupling is formed on the cuvette 5, via which, for example, a Y-piece 54, an exhalation device 11 and/or in general an adapter for establishing a gas-conducting connection, for example with a ventilator, can be connected.
  • the coupling 60 is designed so that the cuvette 5 can be connected to the Y-piece 54 in a gas-conducting manner.
  • a locking ring 58 which also serves as an axial bearing 56 , is attached to the coupling 60 for connection to the Y-piece 54 .
  • the securing ring 58 is designed, for example, in such a way that the Y-piece 54 can be slipped over the coupling 60 but then gets caught on the securing ring 58 so that it is no longer possible to simply pull off the Y-piece 54 .
  • the locking ring 58 is also designed as an axial bearing 56, the Y-piece 54 can be freely rotatably connected to the cuvette 5 or the coupling 60.
  • the cuvette 5 does not include a coupling 60, in particular if no other devices (such as a ventilator 2) are to be connected to the cuvette in a gas-conducting manner.
  • the coupling 60 can also be in the form of a simple piece of pipe, over which, for example, an elastic hose or an adapter can be attached.
  • a seal 55 is also arranged on or around the coupling 60.
  • the seal 55 leads around the coupling 60, for example.
  • the seal 55 is made of a silicone, for example with a low preload. While the combined circlip 58 with axial bearing 56 ensures the basic rotation of the Y-piece 54, the rotation is resistance, so the difficulty or ease of rotation primarily determined by the resulting between seal 55 and Y-piece 54 friction / friction. This resistance to rotation is particularly low, so the Y-piece 54 and cuvette 5 can easily be rotated in opposite directions.
  • the rotational resistance between the Y-piece 54 and the cuvette 5 is preferably in a range from 10 to 80 N*cm.
  • the bore 531 of the sensor connection 53 and the receptacle 512 of the sensor connection 51 with the four passages 511 are arranged in the base 523 of the cuvette 5 .
  • the prisms 424a, 424b of the sensor unit 42 for determining the CO 2 concentration of the breathing gas lie on the side walls 522a, 522b of the cuvette 5 from the outside.
  • the beam path 429 (not shown in Figure 8), starting from the radiation source 422, guides the cuvette 5 through the interior space 57 in the area above the bore 531 of the sensor connection 53.
  • the three sensor units 41, 42, 43 are, for example, together in one housing 45 of the measuring unit 4 are arranged, only the essential optical elements of the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration being shown in FIG. Based on the view of FIG. 8, the sensor units 41 and 43 are arranged under the respective sensor connections 51 and 53 in the housing 45 (as shown in FIG. 5 by way of example).
  • the cuvette 5 is divided, for example, in such a way that the sensor connections 51 , 52 , 53 are arranged between the coupling 60 and the connection 59 . Accordingly, the measuring unit 4 is likewise connected between the coupling 60 and the connection 59 .
  • FIG. 9 Another cross-sectional view through the cuvette 5 and the measuring unit 4 is shown as an example in FIG.
  • the cross section of Figure 9 is perpendicular to the cross section of Figure 8.
  • the beam path 429 of the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration of the breathing gas emanates from the radiation source 422, with the radiation source 422 emitting rays at least both in the direction of the mirror 421 and in the direction of the lens 423.
  • the mirror 421 is designed, for example, as a gold-coated, aspheric, anamorphic concave mirror, with the mirror 421 reflecting the rays coming from the radiation source 422 in the direction of the lens 423 reflected.
  • the lens 423 for example designed as a Fresnel lens, is made in one piece with the prism 424b and serves to shape the beam and thus align the beams onto the cuvette 5.
  • the beams are aligned, for example, so that they are perpendicular to the direction of the respiratory gas flow through the cuvette 5 run.
  • the prism 424b is formed, for example, in such a way that it has a beveled side which can bear against the side wall 522a of the cuvette 5 in a form-fitting manner.
  • the bevel is formed at an angle which also corresponds to the bevel of the side end wall 522a.
  • the prism 424a which is designed, for example, as a roof prism, rests in a form-fitting manner on the side wall 522b of the cuvette 5.
  • the prism 424a is formed in one piece with a lens 425, for example, this lens being designed as a Fresnel lens, for example.
  • the rays are totally reflected at the surface 428b of the prism 424a and guided in the direction of the detector 426 .
  • the lens 425 is used, for example, to shape the beam so that the same beam image is imaged on the two detector surfaces 426a, 426b.
  • the detector surfaces 426a, 426b are designed in such a way that the detector surfaces 426a, 426b detect two different wavelengths, one detector surface being designed as a reference detector and one detector surface as a measuring detector.
  • the sensor unit 43 is arranged in the same area along the cuvette 5 as the sensor unit 42.
  • the bore 531 (not shown in Figure 9) of the sensor connection 53 is therefore below the beam path 429 of the sensor unit 42.
  • the sensor unit 43 or for this purpose, the sensor head 431 of the sensor unit 43 is arranged in the cutout 532 of the bottom 523 of the cuvette 5 or is inserted into the cutout 532 by connecting the measuring unit 4 to the cuvette 5 .
  • the sensor pins 411 of the sensor unit 41 protrude through the passages 511 of the receptacle 512 or the cuvette 5 into the interior 57 of the cuvette.
  • the sensor pins arranged in this way are used, for example, to determine the respiratory gas flow.
  • FIG. 10 shows a cross section along the cuvette 5, the section going through the bottom 523 and top 524 in the middle.
  • the Y-piece 54 is connected to the cuvette 5 via the coupling 60 of the cuvette 5 .
  • a seal 55 is arranged in the coupling 60 in order to enable a leak-free connection between the Y-piece 54 and the cuvette 5 .
  • a locking ring 58 is arranged in the coupling 60 to prevent the Y-piece 54 from being accidentally released from the coupling 60 , which ring also serves as an axial bearing 56 , for example.
  • the locking ring 58 and the Y-piece 54 are designed in such a way that the Y-piece 54 hooks behind the locking ring 58 when it is connected to the cuvette 5 and is thus secured against accidental loosening.
  • the cuvette 5 in particular has a compact design, as a result of which the dead space volume in the cuvette 5 can be reduced, even with a Y-piece 54 connected.
  • the maximum length 70 of the cuvette 5 including the Y-piece 54 and connection 59 is 150 mm, preferably a maximum of 80 mm, measured from the outermost edge of the cuvette 54 to the outermost edge of the connection 59, as shown in FIG.
  • the length 70 is in a range of 30 to 80 mm, but can also be in some embodiments be less than 30 mm.
  • the length 70 is 46 (+/- 15) mm.
  • the Y-piece 54 has smaller dimensions, which means that the length 70 can be reduced.
  • connection 59 is designed, for example, as a standard connection for a patient interface 3 or a connection (eg piece of tubing) to the patient interface 3 .
  • a connection eg piece of tubing
  • connection 59 Depending on the design of the patient interface 3, there is also the possibility of making the connection 59 correspondingly more compact or larger.
  • the dimensions of the connection 59 are therefore closely related to the patient interface 3 to be connected.
  • the outer diameter 73 of the connection 59 also depends on the selection of the patient interface 3 .
  • the embodiment shown in FIG. 12 a) is a standard connection for a tracheostomy tube as patient interface 3.
  • the outer diameter 73 of the connection 59 is 18.1 mm, which is suitable for a 15 mm inner cone, for example.
  • the outer diameter 73 can also be smaller or larger. If, for example, a simple tube is used as the patient interface 3, through which the living being exhales into the cuvette 5, the outer diameter 73 can be made correspondingly smaller for the tube.
  • the inside diameter of the connection 59 in particular is at least similar in size to the inside diameter of the cuvette 5 in the area of the sensor connections. If the inner cross-section of the cuvette 5 and/or the connection 59 is not circular, the cross-sectional areas should be in a similar range, for example deviating from one another by no more than 200 mm 2 and/or 50%.
  • the outer diameter 72 of the coupling is between 5 and 20 mm, for example. These dimensions are primarily designed for use in living beings with small lung volumes (for example premature babies). Larger diameters 72 (>20 mm) may also be necessary for use on living beings with larger lung volumes (and therefore also larger respiratory flows).
  • the inner surfaces 571a and 571b of the side walls 522a and 522b are parallel to each other at an exemplary distance 71 of 4.2 mm.
  • the distance 71 can be from 2 mm to 100 mm, preferably between 2 mm and 10 mm.
  • the distance 71 can be larger, depending on the living being.
  • the side walls 522a, 522b or the inner surfaces 571a, 571b are not flat, but round, so that the cuvette 5 has a circular cross-section at least in the area of the sensor connections 51, 52, 53; this would then be the diameter, for example to be dimensioned with the distance 71.
  • the entire length 75 of the cuvette 5, including the coupling 60 and the connection 59, is a maximum of 120 mm, for example, preferably less than 80 mm. In some embodiments the entire length 75 of the cuvette 5 is in a range from 15 mm to 50 mm. In some exemplary embodiments, the length 75 of the cuvette 5 is preferably 36.5 (+/ ⁇ 15) mm.
  • the length 74 of the area of the sensor connections 51, 52, 53 of the cuvette 5 is 5 (+/ ⁇ 0.4) mm, for example, but can also vary in a range from 2 mm to 25 mm.
  • the length 74 also corresponds to the width 76 of the measuring unit 4, at least in the area of the housing sides 452, 454.
  • the width 76 of the housing sides 452, 454 can also be +/- 10 mm in length 74 and is, for example, 12 (+/- 5) mm.
  • the sensor connections 51 and 53 are arranged next to one another in the base 523 of the cuvette 5 along the length 74 .
  • the length 74 is thus also decisively determined by the dimensions of the sensor connections 51, 53, but is not limited.
  • the length 74 can thus also be selected to be greater than would be necessary for the sensor connections 51, 53.
  • the length 74 should at least be chosen such that it is sufficient to connect the measuring unit 42 .
  • the Y-pieces usually include an extra connection for the pressure measurement, but this measurement is ideally also integrated into the measuring device 1, it is possible in some embodiments to use a Y-piece, which does not include this extra connection, whereby a further shortening of the structure is made possible.
  • FIGS. 11 and 12a, b primarily serve for exemplary embodiments for living beings with small lung and/or tidal volumes (small animals, premature babies, newborns, babies). In embodiments designed for living beings with larger lung and/or respiratory volumes (e.g. adult humans), it may sometimes be necessary to adjust the dimensions accordingly.
  • the measuring device 1 partly in combination with a patient interface 3 and / or a ventilator 2 can be seen. If the measuring device 1 is only connected to the ventilator 2 in a gas-conducting manner, i.e. the ventilator 2 is not also used for processing, calculating, evaluating, etc. the measurement signals of the measuring unit 4, any ventilator can be used in connection with the measuring device 1, provided that ventilator has a breathing gas source.
  • the system is designed in such a way that the measuring device 1 generates the measuring signals and, if necessary, processes them via an internal processing unit and these (processed and/or processed) measuring signals or measured values are forwarded to the ventilator 2 .
  • the ventilator 2 is then designed and set up, for example, to evaluate and/or output the measurement signals.
  • the ventilator 2 has, for example, an interface for connecting to the measuring device 1 or the measuring unit 4 as well as the necessary evaluation and calculation units and optionally output units and/or display elements.
  • the system is designed in such a way that the ventilator 2 automatically controls the breathing gas source using the values and data from the measuring device 1 via a control unit and adjusts ventilation settings.
  • the measuring device 1 is designed such that it can either be connected directly to a patient interface 3 via the connection 59 and/or is connected to the patient interface 3 via a connection 6, as shown schematically in FIG.
  • the connection 59 can, for example, also be set up in such a way that the measuring device 1 or the cuvette 5 is integrated directly as a part in the patient interface 3 .
  • the patient interface 3 is also part of the cuvette 5, for example if the patient interface 3 consists only of a mouthpiece through which the living being at least exhales.
  • measurement unit 4 is equipped, for example, with at least one interface 44, via which a signal processing device 10 is connected, for example, which is designed, for example, to process the measurement signals of the Sensor units 41, 42, 43 to convert at least into measured values.
  • a signal processing device 10 is also already integrated into the measuring unit 4, as shown in FIG. 14 by way of example.
  • the interface 44 is then used to forward the measured values, for example to a display and/or to a ventilator 2, which is designed, for example, to evaluate and interpret the measured values.
  • the measuring device 1, specifically the measuring unit 4 can itself also have processing, calculation and evaluation units and optionally also include operating and display elements.
  • FIG. 15 shows an exemplary embodiment of the measuring device 1 in combination with a ventilator 2 and a patient interface 3.
  • the cuvette 5 is connected to a Y-piece 54 via the coupling 60, for example.
  • the Y-piece 54 is in turn connected to the ventilator 2 via the gas-conducting connections 7 and 9 .
  • connection 7 serves as an inspiration line, so while the living being is inhaling, breathing gas is routed through connection 7 from the ventilator 2 through the Y-piece 54 and the cuvette 5 via the connection 59 and the connection 6 to the patient interface 3, to which, for example a living being is connected.
  • the connection 9 represents, for example, the expiration hose, via which the respiratory gas is conducted away while the living being exhales.
  • the exhaled breathing gas of the living being is thus routed from the patient interface 3 via the connection 6 to the connection 59 through the cuvette 5 and the Y-piece 54 and the connection 9 to the ventilator 2 .
  • the respiratory gas flow, respiratory gas pressure and CO2 concentration of the respiratory gas are measured both during inhalation and during exhalation by the sensor units 41, 42, 43.
  • the measuring unit 4 is connected, for example, via an electrical connection 8 to the ventilator 2, which can at least evaluate and optionally interpret and output the measuring signals of the sensor units.
  • the measuring device 1 is designed to be connected to a ventilator 2 via an exhalation device 11, for example, as shown in FIG Figure 16 shown as an example.
  • the exhalation device 11 is connected to the cuvette 5 in a gas-conducting manner, for example via the coupling 60 .
  • the measuring device 1 is only connected to the ventilator 2 via a gas-conducting connection 7 .
  • respiratory gas is supplied to the living being during inspiration via this gas-conducting connection 7 .
  • the breathing gas exhaled by the living being is released into the ambient air, for example via the exhalation device 11, for example via a valve.
  • both the measuring unit 4 and the cuvette 5 can be arranged in and/or on the ventilator 2 .
  • the measuring unit 4 is integrated into the ventilator 2 and the cuvette 5 can be connected to the measuring unit 4 from the outside.
  • the cuvette 5 would be arranged on the ventilator 2 , for example, while the measuring unit 4 is arranged in the ventilator 2 .
  • the measuring unit 4 is located in the ventilator 2 in such a way that the cuvette 5 is also integrated into the ventilator 2 so that it can be connected to the measuring unit 4 .
  • the entire measuring device is then located in the ventilator 2.
  • the measuring device 1, consisting of the measuring unit 4 and cuvette 5 to be attached to the outside of the ventilator.
  • the measuring device 1 is connected directly to a gas-conducting connection of the ventilator 2 and optionally fixed to the ventilator 2 via a holding mechanism.
  • the measuring unit 4 it is also possible, for example, for essential electronic components for the measuring unit 4 to be integrated into the ventilator 2 and for the measuring unit 4 to consist exclusively of the sensor units 41, 42, 43 (and any cabling and housing). Further components such as the power supply are then in the ventilator 2 .
  • the measuring unit 4 can then be connected in the ventilator 2 .
  • a click solution can be installed, through which the measuring unit 4 is detachably fixed in the ventilator 2 .
  • the measuring unit 4 is integrated in the ventilator 2 (either permanently installed or easily removable/replaceable) and/or the measuring unit 4 is attached to the ventilator 2 and (removably) fixed and/or the measuring unit 4 is not is attached directly in or on the ventilator 2, but is arranged in the vicinity of the living being (for example a premature baby/a patient).
  • the cuvette 5 can, for example, be integrated together with the measuring unit 4 in the ventilator 2 and/or be connected to the measuring unit 4 in the ventilator 2 and/or (outside) on the ventilator 2 to the measuring unit 4, which can optionally be in the or can be arranged on the ventilator 2, can be connected and/or—if necessary together with the measuring unit 4—are arranged in the vicinity of the living being.

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Abstract

A measuring device (1) for analyzing a respiratory gas flow, comprising at least one measuring unit (4) and a cuvette (5), the cuvette (5) being releasably connected to the measuring unit (4) and being designed and configured so that a respiratory gas flows through said cuvette, the measuring unit (4) having at least two sensor units (41, 42), at least one sensor unit (41) being configured to determine a respiratory gas flow rate and at least one sensor unit (42) being configured to determine a CO2 concentration in a respiratory gas, and the cuvette (5) comprising at least two sensor connections (51, 52) for connecting the sensor units (41, 42) for determining at least one respiratory gas flow rate and at least one CO2 concentration of a respiratory gas.

Description

Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes Measuring device for analyzing a respiratory gas flow
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes, welcher durch eine Messeinrichtung auf zumindest zwei Parameter gleichzeitig analysiert werden kann.The invention relates to a measuring device for analyzing a respiratory gas flow, which can be analyzed by a measuring device for at least two parameters at the same time.
Insbesondere in der Beatmung von Frühgeborenen ist ein geringes Totraumvolumen der verwendeten Messgeräte zur Überwachung der Atmung wichtig. Messgeräte zur Analyse eines Atemgasstromes aus dem Stand der Technik zeigen dabei Ansätze, um die eigentliche Messküvette und damit auch das Totraumvolumen zu verkleinern. Die Messgeräte umfassen dabei aber regelmäßig nur einzelne Sensoreinheiten um den Atemgasstrom des Lebewesens bzw. Patienten zu überwachen. Daher ist es notwendig mehrere Sensoreinheiten mit entsprechenden Anschlüssen und Küvetten bzw. Verbindungen hintereinander zu schalten, wodurch sich das Totraumvolumen entscheidend vergrößert. Insbesondere bei der Beatmung von Frühgeborenen im Klinikbereich kann ein zu großes Totraumvolumen dazu führen, dass dem Patienten keine ausreichende frische Atemluft zugeführt werden kann und ein erhebliches Maß an CO2-Rückatmung zu beobachten ist. Zum Teil werden daher auf einige Sensoren verzichtet, was wiederum zur Folge haben kann, dass zum Beispiel lebensbedrohliche Änderungen nicht erfasst und übersehen werden können. A low dead space volume of the measuring devices used to monitor breathing is particularly important when ventilating premature babies. State-of-the-art measuring devices for analyzing a flow of respiratory gas show attempts to reduce the actual measuring cuvette and thus also the dead space volume. However, the measuring devices usually only include individual sensor units in order to monitor the respiratory gas flow of the living being or patient. It is therefore necessary to connect several sensor units with the appropriate connections and cuvettes or connections in series, which significantly increases the dead space volume. Especially when ventilating premature babies in hospitals, too much dead space can mean that the patient cannot be supplied with sufficient fresh breathing air and a significant amount of CO2 rebreathing can be observed. Some sensors are therefore not used, which in turn can result in life-threatening changes not being recorded and being overlooked.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Messeinrichtung zur effektiven und sicheren Atemgasstromanalyse eines Lebewesens. Die Aufgabe wird durch die erfinderische Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. The object of the present invention is therefore to provide a measuring device for the effective and reliable analysis of the respiratory gas flow of a living being. The object is achieved by the inventive measuring device according to claim 1.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes, umfassend zumindest eine Messeinheit und eine Küvette, wobei die Küvette lösbar mit der Messeinheit verbunden ist und eingerichtet und ausgebildet ist, von einem Atemgas durchströmt zu werden und wobei die Messeinheit mindestens zwei Sensoreinheiten aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit ausgebildet ist eine CO2-Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen und die Küvette mindestens zwei Sensoranschlüsse zum Anschluss der Sensoreinheiten zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2-Konzentration eines Atemgases umfasst. The object is achieved by a measuring device for analyzing a flow of respiratory gas, comprising at least one measuring unit and a cuvette, the cuvette being detachably connected to the measuring unit and being set up and designed to have a respiratory gas flowing through it, and the measuring unit having at least two sensor units, wherein at least one sensor unit is designed to determine a respiratory gas flow and at least one sensor unit is designed to determine a CO2 concentration in a respiratory gas and the cuvette comprises at least two sensor connections for connecting the sensor units to determine at least one respiratory gas flow and at least one CO2 concentration of a respiratory gas .
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette mindestens drei Sensoranschlüsse umfasst, wobei der mindestens dritte Sensoranschluss ein Sensoranschluss für eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines Atemgasdruckes ist. In dieser Ausführungsform umfasst die Küvette also einen Anschluss für eine Sensoreinheit zur Bestimmung (bzw. Messung) der CO2-Konzentration des Atemgases, des Atemgasflusses sowie des Atemgasdruckes. In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit mindestens drei Sensoreinheiten umfasst, wobei die mindestens dritte Sensoreinheit eine Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes ist. In dieser Ausführungsform umfasst die Messeinheit also jeweils eine Sensoreinheit zur Bestimmung (bzw. Messung) der CO2-Konzentration des Atemgases, des Atemgasflusses sowie des Atemgasdruckes. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette comprises at least three sensor connections, the at least third sensor connection being a sensor connection for a sensor unit for determining a respiratory gas pressure. In this embodiment, the cuvette thus includes a connection for a sensor unit for determining (or measuring) the CO2 concentration of the respiratory gas, the respiratory gas flow and the respiratory gas pressure. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the measuring unit comprises at least three sensor units, the at least third sensor unit being a sensor unit for determining the respiratory gas pressure. In this embodiment, the measuring unit thus includes a sensor unit for determining (or measuring) the CO2 concentration of the breathing gas, the breathing gas flow and the breathing gas pressure.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Atemgas mindestens eine Strahlenquelle, mindestens eine Detektoreinheit, mindestens einen Spiegel, mindestens zwei Linsen und mindestens ein Prisma umfasst. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the CO2 concentration in the breathing gas comprises at least one radiation source, at least one detector unit, at least one mirror, at least two lenses and at least one prism.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Linsen als Fresnel -Linsen ausgebildet sind und mindestens eine der zwei Linsen an dem mindestens einem Prisma angeordnet ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least two of the lenses are designed as Fresnel lenses and at least one of the two lenses is arranged on the at least one prism.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit mindestens zwei Prismen umfasst, wobei an jedem Prisma mindestens eine der mindestens zwei Linsen angeordnet sind. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor unit comprises at least two prisms, with at least one of the at least two lenses being arranged on each prism.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel ein Hohlspiegel ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the mirror is a concave mirror.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel zur hohen Reflexion von Strahlen in einem Wellenlängenbereich von 3500 nm bis 4600 nm, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, bevorzugt mit Gold, beschichtet ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the mirror is preferably coated with gold for high reflection of rays in a wavelength range from 3500 nm to 4600 nm, in particular in the wavelength range from 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm is.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel asphärisch ausgebildet ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the mirror is aspherical.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel anamorphotisch ausgebildet ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the mirror is anamorphic.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit mindestens zwei Detektorflächen umfasst. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the detector unit includes at least two detector surfaces.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen zur Detektion einer von Wellenlängen in einem Bereich von 3950 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 4260 +/- 100 nm, ausgebildet ist und mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen zur Detektion von Wellenlängen in einem Bereich von 3600 nm bis 4200 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm, ausgebildet ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least one of the at least two detector surfaces is designed to detect one of wavelengths in a range from 3950 nm to 4550 nm, preferably in the wavelength range from 4260 +/- 100 nm, and at least one of the at least two Detector surfaces for the detection of wavelengths in a range from 3600 nm to 4200 nm, preferably in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm, is formed.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen als Messdetektor ausgebildet ist und mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen als Vergleichsdetektor ausgebildet ist, wobei die mindestens zwei Detektorflächen die gleiche Größe aufweisen und wobei die Detektorfläche zur Detektion von Wellenlängen in einem Bereich von 3950 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 4260 +/- 100 nm, als Messdetektor ausgebildet ist.In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least one of the at least two detector surfaces is designed as a measuring detector and at least one of the at least two detector surfaces is designed as a comparison detector, wherein the at least two detector surfaces have the same size and wherein the detector surface for detecting wavelengths in a range of 3950 nm to 4550 nm, preferably in the wavelength range of 4260 +/- 100 nm, is designed as a measuring detector.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle eine Infrarot-Strahlenquelle, bevorzugt eine Glühlampe ist. Dabei ist sowohl an eine herkömmliche Glühlampe zu denken, als auch an eine speziell als Infrarot-Strahlenquelle ausgebildete Glühlampe zu denken. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the radiation source is an infrared radiation source, preferably an incandescent lamp. Both a conventional incandescent lamp and an incandescent lamp specially designed as an infrared radiation source can be considered.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma als Umkehrprisma, bevorzugt als Dachkantprisma, ausgebildet ist.In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least one prism is designed as an inverted prism, preferably as a roof prism.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma materialmäßig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen verbunden ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least one prism is materially connected to at least one of the at least two lenses.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma einteilig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen hergestellt ist. In manchen Ausführungsformen umfasst die Messeinrichtung zumindest zwei Prismen, wobei bei beide Prismen mit jeweils einer der mindestens zwei Linsen einteilig hergestellt ist.In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least one prism is manufactured in one piece with at least one of the at least two lenses. In some embodiments, the measuring device comprises at least two prisms, with both prisms being produced in one piece with one of the at least two lenses.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette zwischen einer der mindestens zwei Linsen und dem mindestens einem Prisma angeordnet ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette is arranged between one of the at least two lenses and the at least one prism.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette zwischen zwei Prismen angeordnet ist, wobei die zwei Prismen zwischen zwei Linsen angeordnet sind, sodass sich eine Abfolge Linse, Prisma, Küvette, Prisma, Linse ergibt. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette is arranged between two prisms, with the two prisms being arranged between two lenses, resulting in a sequence of lens, prism, cuvette, prism, lens.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel, die Strahlenquelle, die Linsen, die Prismen der Sensoreinheit und der Sensoranschluss der Küvette zum Anschluss der Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration nicht mit einer Antireflexionsbeschichtung beschichtet sind. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the mirror, the radiation source, the lenses, the prisms of the sensor unit and the sensor connection of the cuvette for connecting the sensor unit for determining the CO2 concentration are not coated with an anti-reflection coating.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamttransmission der Optik bestehend aus Spiegel, Strahlenquelle, Linsen und Prismen der Sensoreinheit sowie der Küvette, über 50% beträgt, bevorzugt über 60%. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the total transmission of the optics consisting of the mirror, radiation source, lenses and prisms of the sensor unit and the cuvette is over 50%, preferably over 60%.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen, die Linsen und die Küvette aus einem Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kunststoff bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, bevorzugt im Wellenlängenbereich zwischen 3910 +/- 100 nm bis 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the prisms, the lenses and the cuvette are made of a plastic, with the plastic having a material thickness of 2 mm allowing transmission of infrared rays, preferably in the wavelength range between 3910 +/- - 100 nm to 4260 +/- 100 nm, greater than 85%, preferably greater than 90%, more preferably greater than 92%.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass dieIn some embodiments, the measuring device is characterized in that the
Prismen, die Linsen und die Küvette bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweisen. Prisms, the lenses and the cuvette with a material thickness of 2 mm have a transmission of Infrared rays, preferably in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm, of over 85%, preferably over 90%, more preferably over 92%.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu über 90 Gewichts-% ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polymethylenmethacrylat, ein Polycarbonat, ein Polytetrafluorethylen (Teflon), Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), ein Polyimid, ein Polyamid und/oder eine Mischung aus mindestens einem der aufgezählten Polymere und optional einem weiteren Polymer ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that more than 90% by weight of the plastic is a polysulfone, a polyethersulfone, a polymethylene methacrylate, a polycarbonate, a polytetrafluoroethylene (Teflon), polyethersulfone, poly(arylenesulfone), a polyimide, a polyamide and/or or a mixture of at least one of the listed polymers and optionally another polymer.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma der Sensoreinheit aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the at least one prism of the sensor unit is made from a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt sind. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the lenses are made from a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Linsen und das mindestens eine Prisma der Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration, sowie die Küvette aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt sind. In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least the lenses and the at least one prism of the sensor unit for determining the CO2 concentration and the cuvette are made of a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche eines der Prismen zusammen mit einer Oberfläche eines zweiten Prismas eine sich verjüngende Spalte bilden, wobei die Küvette im Bereich des Sensoranschlusses zum Anschluss der Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration einen zu der verjüngenden Spalte passenden äußeren Querschnitt aufweist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that a surface of one of the prisms forms a tapering column together with a surface of a second prism, the cuvette in the area of the sensor connection for connecting the sensor unit for determining the CO2 concentration to the tapering column has a suitable outer cross-section.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette einen Innenraum aufweist, wobei der Innenraum zumindest zwei Seitenflächen aufweist, welche parallel zueinander verlaufen, wobei die beiden Seitenflächen jeweils eine Ebene (C) definieren, und wobei die Küvette zumindest zwei Außenflächen aufweist, wobei die Außenflächen jeweils eine Ebene (B, E) definieren und die beiden Ebenen (B, E) in einem Winkel (A) zueinanderstehen, und wobei die Ebenen (C) in einem Winkel (D) zu den Ebenen (B, E) stehen, wobei der Winkel (D) halb so groß ist wie der Winkel (A). In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette has an interior, the interior having at least two side surfaces which run parallel to one another, the two side surfaces each defining a plane (C), and the cuvette having at least two outer surfaces, wherein the outer surfaces each define a plane (B, E) and the two planes (B, E) are at an angle (A) to one another, and the planes (C) are at an angle (D) to the planes (B, E) with the angle (D) being half the size of the angle (A).
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette eine Kopplung umfasst, wobei die Kopplung dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Y-Stück und/oder eine Ausatemeinrichtung mit der Küvette gasleitend zu verbinden. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette comprises a coupling, the coupling being designed and set up to connect a Y-piece and/or an exhalation device to the cuvette in a gas-conducting manner.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette und das Y-Stück und/oder die Ausatemeinrichtung drehbar miteinander verbunden sind. In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette und das Y-Stück und/oder die Ausatemeinrichtung so verbunden sind, dass sie gegen ein versehentliches Lösen gesichert sind. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette and the Y-piece and/or the exhalation device are rotatably connected to one another. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette and the Y-piece and/or the exhalation device are connected in such a way that they are secured against accidental detachment.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zur Verbindung von Küvette und Y-Stück und/oder die Ausatemeinrichtung zumindest eine Dichtung, zumindest einen Sicherungsring und zumindest ein Axiallager aufweist, wobei der Sicherungsring gegen das versehentliche Lösen sichert. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the coupling for connecting the cuvette and Y-piece and/or the exhalation device has at least one seal, at least one locking ring and at least one axial bearing, the locking ring protecting against accidental loosening.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Axiallager und ein Sicherungsring gemeinsam als ein Funktionsbauteil ausgebildet sind. In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least one axial bearing and one retaining ring are designed together as a functional component.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette einen Anschluss für eine gasleitende Verbindung zu einem Patienteninterface aufweist, wobei dieser Anschluss einteilig mit der Küvette hergestellt ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette has a connection for a gas-conducting connection to a patient interface, this connection being produced in one piece with the cuvette.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette und die Messeinheit über zumindest ein Verbindungselement der Messeinheit und zumindest ein Verbindungselement der Küvette miteinander lösbar verbunden sind. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette and the measuring unit are detachably connected to one another via at least one connecting element of the measuring unit and at least one connecting element of the cuvette.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das die Verbindungselemente ein Klick-System ausbilden. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the connecting elements form a click system.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses zumindest eine Durchführung für zumindest einen Sensorstift aufweist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the respiratory gas flow has at least one passage for at least one sensor pin.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zumindest eine Aufnahme zur Aufnahme der Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses aufweist, wobei die zumindest eine Durchführung für den zumindest einen Sensorstift in der Aufnahme angeordnet ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor connection has at least one receptacle for accommodating the sensor unit for determining the respiratory gas flow, the at least one passage for the at least one sensor pin being arranged in the receptacle.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration ausgebildet und eingerichtet ist, die Küvette aufzunehmen, sodass die Außenflächen der Küvette formschlüssig an den Prismen und/oder der Linse anliegen. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor connection is designed to connect a sensor unit for determining the CO2 concentration and is set up to accommodate the cuvette so that the outer surfaces of the cuvette are in positive contact with the prisms and/or the lens.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Wesentlichen als zwei sich gegenüberliegende, ebene, glatte Außenflächen der Seitenwände der Küvette ausgebildet ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the CO2 concentration is essentially designed as two opposite, flat, smooth outer surfaces of the side walls of the cuvette.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes zumindest eine Aussparung zur Aufnahme des Sensorkopfes der Sensoreinheit sowie eine Bohrung von der Aussparung in den Innenraum der Küvette aufweist. In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette eine gesamte Länge von weniger als 120 mm, bevorzugt weniger als 80 mm, aufweist. Ist eine externe Druckmessung vorgesehen, so ist in manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass die Länge inklusive Y-Stück unter 75 mm, in manchen Ausführungsformen unter 65 mm liegt. Bei einer internen Druckmessung kann vorgesehen sein, dass die Länge inklusive Y-Stück unter 70 mm, in manchen Ausführungsformen unter 55 mm liegt. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the respiratory gas pressure has at least one recess for receiving the sensor head of the sensor unit and a bore from the recess into the interior of the cuvette. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette has an overall length of less than 120 mm, preferably less than 80 mm. If an external pressure measurement is provided, then in some embodiments it is provided that the length including the Y-piece is less than 75 mm, in some embodiments less than 65 mm. In the case of an internal pressure measurement, it can be provided that the length including the Y-piece is less than 70 mm, in some embodiments less than 55 mm.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Küvette im Bereich des Sensoranschlusses zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration zwischen 0,5 mm und 3 mm, bevorzugt zwischen 0,8 mm und 2 mm beträgt. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the wall thickness of the cuvette in the area of the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the CO2 concentration is between 0.5 mm and 3 mm, preferably between 0.8 mm and 2 mm.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Küvette im Bereich des Sensoranschlusses zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration ein sich verjüngendes Querschnittsprofil aufweist.In some embodiments, the measuring device is characterized in that the wall thickness of the cuvette in the area of the sensor connection for connecting a sensor unit for determining the CO2 concentration has a tapering cross-sectional profile.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette in ein Patienteninterface integrierbar ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette can be integrated into a patient interface.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Sensoreinheiten der Messeinheit gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet sind. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the at least two sensor units of the measuring unit are arranged together in one housing.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass in dem einen Gehäuse zumindest drei Sensoreinheiten (41, 42, 43) der Messeinheit angeordnet sind.In some embodiments, the measuring device is characterized in that at least three sensor units (41, 42, 43) of the measuring unit are arranged in one housing.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses nach dem Prinzip einer thermischen Gasflussbestimmung arbeitet. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the respiratory gas flow works according to the principle of a thermal gas flow determination.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses nach dem Prinzip der thermischen Anemometrie, bevorzugt der Hitzdrahanemometrie, arbeitet. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the respiratory gas flow works according to the principle of thermal anemometry, preferably hot-draft anemometry.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses zumindest einen Sensorstift umfasst, wobei der zumindest eine Sensorstift durch die Durchführung zumindest teilweise in den Innenraum der Küvette geführt wird. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the respiratory gas flow comprises at least one sensor pin, the at least one sensor pin being guided at least partially through the passage into the interior of the cuvette.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes den Atemgasdruck über eine Differenz zum Atmosphärendruck bestimmt. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor unit for determining the respiratory gas pressure determines the respiratory gas pressure using a difference from the atmospheric pressure.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zumindest einen Sensorkopf umfasst. In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette ein Gewicht von unter 80 g, bevorzugt unter 30 g aufweist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the sensor unit includes at least one sensor head. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the cuvette weighs less than 80 g, preferably less than 30 g.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung, bestehend aus Messeinheit und Küvette ein Gesamtgewicht von unter 120 g, bevorzugt unter 60 g aufweist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the measuring device, consisting of the measuring unit and cuvette, has a total weight of less than 120 g, preferably less than 60 g.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit als Mehrwegartikel und wiederverwendbar ausgeführt ist und/oder die Küvette 5 als Einwegartikel ausgeführt ist. In some embodiments, the measuring device is characterized in that the measuring unit is designed as a reusable and reusable item and/or the cuvette 5 is designed as a disposable item.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zur Analyse eines Atemgasstromes mindestens umfassend ein Beatmungsgerät, ein Patienteninterface, wobei das System ferner eine oben beschriebene Messeinrichtung umfasst, wobei die Messeinrichtung mit dem Patienteninterface und dem Beatmungsgerät gasleitend verbunden ist. The object is also achieved by a system for analyzing a respiratory gas flow at least comprising a ventilator and a patient interface, the system also comprising a measuring device as described above, the measuring device being connected to the patient interface and the ventilator in a gas-conducting manner.
In manchen Ausführungsformen ist das System dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette über den Anschluss mit dem Patienteninterface verbunden ist und die Küvette über das Y-Stück mit dem Beatmungsgerät verbunden ist. In some embodiments, the system is characterized in that the cuvette is connected to the patient interface via the connector and the cuvette is connected to the ventilator via the Y-piece.
In manchen Ausführungsformen ist das System dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Messeinheit der Messeinrichtung im und/oder am Beatmungsgerät angeordnet ist. In some embodiments, the system is characterized in that at least the measuring unit of the measuring device is arranged in and/or on the ventilator.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Küvette zur Verwendung in einer Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes, wobei die Küvette mindestens zwei Sensoranschlüsse zum Anschluss von Sensoreinheiten zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2-Konzentration eines Atemgases umfasst. The object is also achieved by a cuvette for use in a measuring device for analyzing a respiratory gas flow, the cuvette comprising at least two sensor connections for connecting sensor units for determining at least one respiratory gas flow and at least one CO2 concentration of a respiratory gas.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Messeinheit zur Verwendung in einer Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes, wobei die Messeinheit mindestens zwei Sensoreinheiten aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit ausgebildet ist eine CO2- Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen. The object is also achieved by a measuring unit for use in a measuring device for analyzing a respiratory gas flow, the measuring unit having at least two sensor units, wherein at least one sensor unit is designed to determine a respiratory gas flow and at least one sensor unit is designed to determine a CO2 concentration in a respiratory gas determine.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2- Konzentration eines Atemgases, wobei die Sensoreinheit mindestens eine Strahlenquelle, mindestens eine Detektoreinheit, mindestens einen Spiegel, mindestens zwei Linsen und mindestens ein Prisma umfasst. The object is also achieved by a sensor unit for determining the CO2 concentration of a respiratory gas, the sensor unit comprising at least one radiation source, at least one detector unit, at least one mirror, at least two lenses and at least one prism.
In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Linsen als Fresnel-Linsen ausgebildet sind und mindestens eine der zwei Linsen an dem mindestens einen Prisma angeordnet ist. In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma materialmäßig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen verbunden ist. In some embodiments, the sensor unit is characterized in that at least two of the lenses are designed as Fresnel lenses and at least one of the two lenses is arranged on the at least one prism. In some embodiments, the sensor unit is characterized in that the at least one prism is materially connected to at least one of the at least two lenses.
In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma einteilig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen hergestellt ist. In some embodiments, the sensor unit is characterized in that the at least one prism is made in one piece with at least one of the at least two lenses.
In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma und die Linsen aus einem Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kunststoff bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweist. In some embodiments, the sensor unit is characterized in that the at least one prism and the lenses are made of a plastic, with the plastic having a material thickness of 2 mm allowing transmission of infrared rays, in particular in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm, of over 85%, preferably over 90%, more preferably over 92%.
In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu über 90 wt% ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polymethylenmethacrylat, ein Polycarbonat, ein Polytetrafluorethylen (Teflon), Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), ein Polyimid, ein Polyamid und/oder eine Mischung aus mindestens einem der aufgezählten Polymere und eines oder mehreren weiteren beliebigen Polymeren ist. In some embodiments, the sensor unit is characterized in that the plastic is more than 90% by weight of a polysulfone, a polyethersulfone, a polymethylene methacrylate, a polycarbonate, a polytetrafluoroethylene (Teflon), polyethersulfone, poly(arylenesulfone), a polyimide, a polyamide and/or is a mixture of at least one of the listed polymers and one or more other polymers of your choice.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Prisma zur Verwendung in einer oben beschriebenen Sensoreinheit, wobei das Prisma einteilig mit einer Linse hergestellt ist, wobei die Linse eine Fresnel-Linse ist The object is further achieved by a prism for use in a sensor unit as described above, the prism being made in one piece with a lens, the lens being a Fresnel lens
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von optischen Bauteilen aus Polysulfon und/oder Polyethersulfon und/oder Polycarbonat durch Spritzguss, wobei die optischen Bauteile Prismen und Linsen sind. The object is also achieved by a method for producing optical components from polysulfone and/or polyethersulfone and/or polycarbonate by injection molding, the optical components being prisms and lenses.
In manchen Ausführungsformen des Verfahrens wird das Prisma einteilig mit einer Linse hergestellt. In some embodiments of the method, the prism is manufactured in one piece with a lens.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich. It should be pointed out that the features listed individually in the claims can be combined with one another in any technically meaningful way and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können. It should also be pointed out that a conjunction "and/or" used herein, standing between two features and linking them to one another, must always be interpreted in such a way that in a first embodiment of the subject matter according to the invention only the first feature can be present, in a second embodiment only the second feature may be present and in a third embodiment both the first and the second feature may be present.
Unter einem Beatmungsgerät ist jedwedes Gerät zu verstehen, welches einen Anwender oder Patienten bei der natürlichen Atmung unterstützt, die Beatmung des Anwenders bzw. Lebewesens (z.B. Patient und/oder Neugeborener und/oder Frühgeborene) übernimmt und/oder zur Atemtherapie dient und/oder anderweitig die Atmung des Anwenders bzw. Patienten beeinflusst. Darunter fallen zum Beispiel, aber nicht ausschließend, CPAP- sowie BiPAP- Geräte, Narkose- bzw. Anästhesiegeräte, Atemtherapiegeräte, (klinische, außerklinische oder Notfall-) Beatmungsgeräte, Highflow-Therapiegeräte und Hustenmaschinen. Beatmungsgeräte können auch als Diagnosegeräte für die Beatmung verstanden werden. Diagnosegeräte können dabei allgemein zur Erfassung von medizinischen und/oder atmungsbezogenen Parametern eines Lebewesens dienen. Darunter fallen auch Geräte, welche medizinische Parameter von Patienten in Kombination mit der Atmung oder ausschließlich die Atmung betreffend, erfassen und optional verarbeiten können. A ventilator is to be understood as any device which supports a user or patient in breathing naturally, takes over the ventilation of the user or living being (eg patient and/or newborn and/or premature baby) and/or is used for respiratory therapy and/or otherwise affects the breathing of the user or patient. This includes, for example but not limited to, CPAP and BiPAP machines, anesthetic machines, breathing therapy machines, (hospital, non-hospital or emergency) ventilators, high-flow therapy machines and cough machines. Ventilators can also be understood as diagnostic devices for ventilation. Diagnostic devices can generally be used to record medical and/or respiration-related parameters of a living being. This also includes devices that can record and optionally process medical parameters of patients in combination with breathing or exclusively relating to breathing.
Als Patienteninterface kann, soweit nicht ausdrücklich anders beschrieben, jegliches Peripheriegerät verstanden werden, welches zur Interaktion, insbesondere zu Therapie- oder Diagnosezwecken, der Messeinrichtung mit einem Lebewesen gedacht ist. Insbesondere kann ein Patienteninterface als Maske eines Beatmungsgerätes bzw. eine mit dem Beatmungsgerät verbundene Maske verstanden werden. Im Lichte der Erfindung ist es möglich die erfinderische Küvette beziehungsweise die Messeinrichtung auch zwischen der Maske und dem Beatmungsgerät anzuordnen, sodass die Maske über die Küvette mit dem Beatmungsgerät verbunden wird. Diese Maske kann eine Full-Face Maske, also Nase und Mund umschließende, oder eine Nasenmaske, also eine nur die Nase umschließende Maske, sein. Auch Trachealtuben bzw. -kanülen und sogenannte Nasenbrillen können als Maske beziehungsweise Patienteninterface eingesetzt werden. In manchen Fällen kann das Patienteninterface auch ein einfaches Mundstück, beispielsweise ein Rohr, sein, durch welches das Lebewesen zumindest ausatmet und/oder einatmet. Eine Verbindung mit einem Beatmungsgerät ist für die erfinderische Messeinrichtung nicht in allen Ausführungsformen notwendig. Unless expressly described otherwise, a patient interface can be understood as any peripheral device which is intended for interaction, in particular for therapy or diagnostic purposes, of the measuring device with a living being. In particular, a patient interface can be understood as a mask of a ventilator or a mask connected to the ventilator. In the light of the invention, it is possible to arrange the cuvette or the measuring device according to the invention between the mask and the ventilator, so that the mask is connected to the ventilator via the cuvette. This mask can be a full-face mask, i.e. one that encloses the nose and mouth, or a nose mask, i.e. a mask that only encloses the nose. Tracheal tubes or cannulas and so-called nasal cannulas can also be used as masks or patient interfaces. In some cases, the patient interface can also be a simple mouthpiece, for example a tube, through which the living being at least breathes out and/or breathes in. A connection to a respirator is not necessary for the inventive measuring device in all embodiments.
Die erfinderische Messeinrichtung eignet sich insbesondere nicht nur zur Anwendung im Bereich der Therapie und Beatmung von Patienten, sondern kann darüber hinaus auch Anwendung in anderen Bereichen, bei denen eine Analyse der natürlichen Atmung gewünscht sein kann, wie zum Beispiel bei Tauchern, Bergesteigem, in der Schutzausrüstung von Einsatzkräften der Feuerwehr, etc., finden. Auch im Bereich der Bestimmung verschiedener physiologischer Parameter eines Lebewesens - nicht nur in Hinblick einer Diagnostik - lässt sich die erfinderische Messeinrichtung einsetzen. The inventive measuring device is particularly suitable not only for use in the field of therapy and ventilation of patients, but can also be used in other areas where an analysis of natural breathing may be desired, such as for divers, mountaineers, in the Find protective equipment for firefighters, etc. The measuring device according to the invention can also be used in the area of determining various physiological parameters of a living being—not only with regard to diagnostics.
Die erfinderische Messeinrichtung vereinigt zumindest eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines Atemflusses oder eine Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes zusammen mit mindestens einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration in einem gemeinsamen Gehäuse. Entsprechend ist die Küvette der Messeinrichtung auch so ausgestaltet, dass sie mindestens zwei entsprechende Sensoranschlüsse aufweist. Mit in die Küvette integriert ist zudem ein Anschluss für beispielsweise ein Patienteninterface, wobei die Küvette grundsätzlich auch in ein Patienteninterface integrierbar sein kann. In manchen Ausführungen der Messeinrichtung sind auch drei Sensoreinheiten - zur Bestimmung von jeweils Atemgasfluss, Atemgasdruck und CO2-Konzentration - in der Messeinheit verbaut. Bevorzugt ist die Messeinrichtung so ausgebildet, dass für die Messung von Atemgasdruck und/oder Atemgasfluss keine Bypass-Leitung benötigt wird, sondern die Messungen direkt in der Küvette durchgeführt werden können. Die Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration umfasst dabei optische Komponenten, insbesondere Prismen und Linsen, welche aus einem für IR-Strahlung durchlässigen Polymer gefertigt sind. Idealerweise ist auch die Küvette aus einem solchen Material gefertigt. Die Fertigung aus einem Polymer erlaubt auch eine einfache Herstellung der Prismen einteilig mit den Linsen. The measuring device according to the invention combines at least one sensor unit for determining a respiratory flow or a sensor unit for determining the respiratory gas pressure together with at least one sensor unit for determining the CO2 concentration in a common housing. Correspondingly, the cuvette of the measuring device is also designed in such a way that it has at least two corresponding sensor connections. Also integrated into the cuvette is a connection for a patient interface, for example, it being possible in principle for the cuvette to also be integrated into a patient interface. In some versions of the measuring device, three sensor units are installed in the measuring unit to determine the breathing gas flow, breathing gas pressure and CO2 concentration. The measuring device is preferably designed in such a way that no bypass line is required for the measurement of respiratory gas pressure and/or respiratory gas flow, but rather the measurements can be carried out directly in the cuvette. The sensor unit for determining the CO2 concentration includes optical components, in particular prisms and lenses, which are made of a polymer that is permeable to IR radiation. Ideally, the cuvette is also made from such a material. The production from a polymer also allows a simple production of the prisms in one piece with the lenses.
Die Messeinrichtung ist sowohl mit einem Beatmungsgerät als auch ohne Beatmungsgerät verwendbar. Für eine Benutzung der Messeinrichtung mit einem Beatmungsgerät verfügt die Küvette zusätzlich über eine Kopplung, über die zum Beispiel eine Ausatemeinrichtung (z.B. ein durch das Beatmungsgerät gesteuertes Ausatemventil oder ein Leckagesystem) für eine 1- Schlauch-Konfiguration oder ein Y-Stück für eine 2-Schlauch-Konfiguration angeschlossen werden kann. Die Kopplung ist dabei bevorzugt so ausgelegt, dass es zu keiner ungewollten Leckage kommt, die Küvette und das angeschlossene Y-Stück bzw. die Ausatem einrichtung leicht gegeneinander drehbar sind. The measuring device can be used both with a ventilator and without a ventilator. In order to use the measuring device with a ventilator, the cuvette also has a coupling via which, for example, an exhalation device (e.g. an exhalation valve controlled by the ventilator or a leakage system) for a 1-tube configuration or a Y-piece for a 2-tube configuration Hose configuration can be connected. The coupling is preferably designed in such a way that no unwanted leakage occurs, and the cuvette and the connected Y-piece or the exhalation device can be easily rotated in relation to one another.
Je nach Lebewesen, an/mit/von welchem die Messeinrichtung verwendet werden soll, sind gewissen Änderungen bzw. Anpassungen, insbesondere in den Querschnitten der gasleitenden Komponenten wie der Küvette, zu berücksichtigen. Während beispielsweise Frühgeborene ein geringes Atemzugs- und Lungenvolumen sowie eher geringe Atemdrücke und -flüsse zeigen, ist hier eine möglichst kleine Ausführung (geringe Querschnitte) mit geringen Totraumvolumen erstrebenswert. Bei größeren Lebewesen, beispielsweise erwachsenen Menschen, kann aber aus dem geringen Querschnitt ein zu hoher Atem widerstand entstehen, sodass die Küvette entsprechend größer ausgeführt werden muss, als für Frühgeborene. Depending on the living being on/with/by which the measuring device is to be used, certain changes or adaptations, in particular in the cross sections of the gas-conducting components such as the cuvette, must be taken into account. While, for example, premature babies have a low respiratory and lung volume and rather low respiratory pressures and flows, the smallest possible design (small cross-sections) with low dead space volumes is desirable here. In the case of larger living beings, such as adult humans, the small cross-section can result in too high a breathing resistance, so that the cuvette has to be made correspondingly larger than for premature babies.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 16 beispielhaft näher beschrieben. The invention is described in more detail by way of example with reference to FIGS.
Figur 1 : Schematische Darstellung der Messeinrichtung 1 Figure 1: Schematic representation of the measuring device 1
Figur 2: Querschnitt durch Küvette 5 und optische Bauteile der Sensoreinheit 42 Figure 2: Cross section through cuvette 5 and optical components of sensor unit 42
Figur 3 : Querschnitt Küvette 5 Figure 3: Cross section of cuvette 5
Figur 4: Querschnitt Prismen 424a, 424b und Küvette 5 Figure 4: Cross section of prisms 424a, 424b and cuvette 5
Figur 5: Perspektivische Ansicht Messeinheit 4 mit Gehäuse 453 Figure 5: Perspective view of measuring unit 4 with housing 453
Figur 6: Verbindungselemente Messeinheit 4 und Küvette 5 Figure 6: Connection elements measuring unit 4 and cuvette 5
Figur 7: Perspektivischer Schnitt durch Küvette 5 mit optischen Bauteilen der Sensoreinheit 42Figure 7: Perspective section through cuvette 5 with optical components of sensor unit 42
Figur 8: Querschnitt entlang Messeinrichtung 1 in Aufsicht FIG. 8: Cross section along measuring device 1 in top view
Figur 9: Querschnitt durch Sensoreinheit 42 und Küvette 5 Figure 9: Cross section through sensor unit 42 and cuvette 5
Figur 10: Querschnitt entlang Messeinrichtung 1 durch Sensoreinheiten 41, 43 Figure 10: Cross section along measuring device 1 through sensor units 41, 43
Figur 11 : Bemaßung Küvette 5 mit Y-Stück 54 Figur 12 a): Durchmesser Küvette 5 Figure 11: Dimensioning of cuvette 5 with Y-piece 54 Figure 12 a): diameter of cuvette 5
Figur 12 b): Bemaßung Küvette 5 ohne Y-Stück 54 Figure 12b): Dimensions of cuvette 5 without Y-piece 54
Figur 13: Schematische Darstellung Messeinrichtung 1 mit Patienteninterface 3 Figure 13: Schematic representation of measuring device 1 with patient interface 3
Figur 14: Schematische Darstellung Messeinrichtung 1 mit Patienteninterface 3 Figure 14: Schematic representation of measuring device 1 with patient interface 3
Figur 15: Schematische Darstellung Messeinrichtung 1 mit Patienteninterface 3 undFigure 15: Schematic representation of measuring device 1 with patient interface 3 and
Beatmungsgerät 2 in 2-Schlauch-Konfiguration Ventilator 2 in 2-hose configuration
Figur 16: Schematische Darstellung Messeinrichtung 1 mit Patienteninterface 3 undFigure 16: Schematic representation of measuring device 1 with patient interface 3 and
Beatmungsgerät 2 in 1 -Schlauch-Konfiguration Ventilator 2 in 1 hose configuration
In Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform der erfinderischen Messeinrichtung 1 zur Analyse eines Atemgasstromes schematisch dargestellt. Die gezeigte Ausführungsform umfasst eine Messeinheit 4 sowie eine dazu passende Küvette 5. Die Messeinheit 4 umfasst beispielhaft die drei Sensoreinheiten 41, 42, 43. Komplementär dazu weist die Küvette 5 zum Anschluss der Sensoreinheiten 41, 42, 43 drei Sensoranschlüsse 51, 52, 53 auf. Die MesseinheitFIG. 1 shows an exemplary embodiment of the measuring device 1 according to the invention for the analysis of a respiratory gas flow. The embodiment shown comprises a measuring unit 4 and a matching cuvette 5. The measuring unit 4 comprises, for example, the three sensor units 41, 42, 43. In addition, the cuvette 5 has three sensor connections 51, 52, 53 for connecting the sensor units 41, 42, 43 on. The unit of measurement
4 weist zusätzlich noch mindestens eine Schnittstelle 44 auf, über welche die von den Sensoreinheiten 41, 42, 43 generierten Messdaten und/oder elektrische Signale an eine entsprechende Signalverarbeitungseinheit (nicht dargestellt) weitergeleitet und/oder übertragen werden können. Die Küvette 5 weist auch einen Anschluss 59 auf, welcher beispielsweise mit einem Patienteninterface 3 gasleitend verbunden werden kann. In manchen Ausführungsformen kann die Küvette 5 auch in das Patienteninterface 3 integriert werden. Dabei wird die Küvette4 additionally has at least one interface 44 via which the measurement data and/or electrical signals generated by the sensor units 41, 42, 43 can be forwarded and/or transmitted to a corresponding signal processing unit (not shown). The cuvette 5 also has a connection 59 which can be connected to a patient interface 3 in a gas-conducting manner, for example. In some embodiments, the cuvette 5 can also be integrated into the patient interface 3 . The cuvette
5 beispielsweise statt eines Schlauchanschlusses an den Maskenkörper eines Patienteninterface 3 angeschlossen. Der Anschluss 59 bildet so beispielsweise dann den Übergang von dem Patienteninterface 3 zur Küvette 5. 5, for example, is connected to the mask body of a patient interface 3 instead of a hose connection. The connection 59 then forms the transition from the patient interface 3 to the cuvette 5, for example.
Beispielsweise ist die Schnittstelle 44 als kombinierte Schnittstelle ausgebildet, welche die Signale der Sensoreinheiten 41, 42, 43 gebündelt weiterleitet, es ist aber zudem auch möglich, dass jede Sensoreinheit über eine eigene Schnittstelle zur Übertragung der Signale an eine Signalverarbeitungseinheit verfügt. Die Signalverarbeitungseinheit dient beispielsweise zur Umwandlung der durch die Sensoreinheiten 41, 42, 43 erzeugten elektrischen Signale in Messwerte und/oder Daten, welche dann durch entsprechende Aufbereitungs-, Ausgabe-, Auswerte- und/oder Berechnungseinheiten und eventuell Anzeigeelemente interpretiert, angezeigt und/oder weiterverarbeitet werden können. In manchen Ausführungsformen der Messeinheit 4 ist die Signalverarbeitungseinheit in die Messeinheit 4 integriert. Alternativ oder ergänzend kann die Signalverarbeitungseinheit, beispielsweise zusammen mit weiteren Aufbereitungs-, Auswerte- und/oder Berechnungseinheiten und gegebenenfalls auch Anzeige- und Bedienelementen als ein externes Gerät bereitgestellt werden. Neben einer Signalverarbeitungseinheit kann die Messeinheit 4 ferner auch eingerichtet und ausgebildet sein, die durch die Signal Verarbeitungseinheit ausgegebenen Werte und/oder Daten anzuzeigen, zu interpretieren und/oder weiter zu verarbeiten, beispielsweise durch in der Messeinheit integrierte Aufbereitungs-, Auswerte- und/oder Berechnungseinheiten. Beispielsweise kann eine Anzeige, optional zusammen mit Bedienelementen und/oder als Touchscreen, an der Messeinheit 4 angeordnet sein, welche die Messwerte der Sensoreinheiten 41, 42, 43 anzeigen und/oder ausgeben kann. For example, the interface 44 is designed as a combined interface which forwards the signals of the sensor units 41, 42, 43 bundled, but it is also possible for each sensor unit to have its own interface for transmitting the signals to a signal processing unit. The signal processing unit is used, for example, to convert the electrical signals generated by sensor units 41, 42, 43 into measured values and/or data, which are then interpreted, displayed and/or displayed by appropriate processing, output, evaluation and/or calculation units and possibly display elements can be further processed. In some embodiments of the measuring unit 4 the signal processing unit is integrated into the measuring unit 4 . Alternatively or additionally, the signal processing unit can be provided as an external device, for example together with further processing, evaluation and/or calculation units and possibly also display and control elements. In addition to a signal processing unit, the measuring unit 4 can also be set up and configured to display, interpret and/or further process the values and/or data output by the signal processing unit, for example by means of processing, evaluation and/or processing functions integrated in the measuring unit calculation units. For example, a display, optionally together with controls and / or as a touch screen on the Measuring unit 4 can be arranged, which can display and/or output the measured values of the sensor units 41, 42, 43.
Die Sensoreinheit 41 ist zum Beispiel als Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses („Flow“), also dem Wert des Flusses (Volumen pro Zeit) des Atemgasstromes, ausgebildet. Komplementär dazu ist der Sensoranschluss 51 für den Anschluss einer solchen Sensoreinheit 41 ausgebildet. Die Sensoreinheit 41 ist beispielsweise ein Flusssensor, welcher auf einem thermischen Messprinzip basiert. Ein solches Messprinzip ist beispielsweise die thermische Anemometrie. Eine beispielhafte Ausführungsform der Sensoreinheit 41 ist ein Hitzdrahtanemometer. Dazu wird zumindest ein Sensorstift 411 in dem Atemgasstrom platziert, wobei dieser Sensorstift 411 einen dünnen Draht aufweist, welcher zwischen zwei Metallspitzen eingespannt bzw. an diese angeschweißt oder angelötet ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass auch andere, alternative Methoden und Sensoreinheiten zur Messung des Atemgasflusses in der Messeinheit 4 verbaut werden können. Beispielsweise ist für diese alternativen Methoden der Messung des Atemgasflusses keine Bypass-Leitung notwendig, sondern kann direkt in der Küvette 5 gemessen werden. The sensor unit 41 is designed, for example, as a sensor unit for determining the respiratory gas flow (“flow”), ie the value of the flow (volume per time) of the respiratory gas flow. In addition to this, the sensor connection 51 is designed for the connection of such a sensor unit 41 . The sensor unit 41 is a flow sensor, for example, which is based on a thermal measurement principle. Such a measuring principle is, for example, thermal anemometry. An exemplary embodiment of the sensor unit 41 is a hot-wire anemometer. For this purpose, at least one sensor pin 411 is placed in the respiratory gas flow, this sensor pin 411 having a thin wire which is clamped between two metal tips or welded or soldered to them. At this point it should be pointed out that other, alternative methods and sensor units for measuring the respiratory gas flow can also be installed in the measuring unit 4 . For example, no bypass line is necessary for these alternative methods of measuring the respiratory gas flow, but can be measured directly in the cuvette 5 .
Die Sensoreinheit 42 ist zum Beispiel als Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2- Konzentration des Atemgases ausgebildet und eingerichtet. In manchen beispielhaften Ausführungsformen ist die Sensoreinheit 42 eine Infrarot-Sensoreinheit, welche die CO2- Konzentration anhand der absorbierten Infrarotstrahlung des die Küvette 5 durchströmenden Atemgases misst. Der passende Sensoranschluss 52 der Küvette 5 ist dementsprechend so ausgebildet, dass die Küvette 5 zumindest im Bereich des Sensoranschlusses 52 für die Infrarotstrahlung transparent ist. The sensor unit 42 is designed and set up, for example, as a sensor unit for determining the CO2 concentration of the breathing gas. In some exemplary embodiments, the sensor unit 42 is an infrared sensor unit which measures the CO2 concentration based on the absorbed infrared radiation of the breathing gas flowing through the cuvette 5 . The matching sensor connection 52 of the cuvette 5 is accordingly designed in such a way that the cuvette 5 is transparent to the infrared radiation at least in the area of the sensor connection 52 .
Die Sensoreinheit 43 ist zum Beispiel als Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes in der Küvette 5 ausgebildet. Der Sensoranschluss 53 der Küvette 5 ist komplementär dazu so ausgebildet, dass er die Sensoreinheit 43 aufnehmen kann und in einer Verbindung mit dem Innenraum 57 der Küvette 5 steht. Beispielsweise wird diese Verbindung zwischen Sensoreinheit 43 und dem Innenraum 57 der Küvette 5 durch eine Bohrung 531 im Bereich des Sensoranschlusses 53 realisiert. Beispielsweise wird der Atemgasdruck durch die Sensoreinheit 43 über eine Differenz zum Atmosphärendruck beziehungsweise dem Umgebungsluftdruck gemessen. Dazu verfügt die Sensoreinheit 43 zum Beispiel über zumindest einen Sensorkopf 431. The sensor unit 43 is designed, for example, as a sensor unit for determining the breathing gas pressure in the cuvette 5 . The sensor connection 53 of the cuvette 5 is designed in such a way that it can accommodate the sensor unit 43 and is connected to the interior 57 of the cuvette 5 . For example, this connection between the sensor unit 43 and the interior 57 of the cuvette 5 is realized through a bore 531 in the area of the sensor connection 53 . For example, the breathing gas pressure is measured by the sensor unit 43 using a difference from the atmospheric pressure or the ambient air pressure. For this purpose, sensor unit 43 has at least one sensor head 431, for example.
Figur 2 zeigt beispielhaft die wesentlichen Elemente der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration des Atemgases in Verbindung mit der Küvette 5. Die Bestimmung der CO2-Konzentration basiert beispielhaft auf der Absorption von Infrarotstrahlung der CO2- Moleküle im Atemgas, welches durch den Innenraum 57 der Küvette 5 strömt. Figure 2 shows an example of the essential elements of the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration of the breathing gas in connection with the cuvette 5. The determination of the CO2 concentration is based, for example, on the absorption of infrared radiation by the CO2 molecules in the breathing gas, which passes through the interior 57 of cuvette 5 flows.
Zur Generierung der Infrarotstrahlung umfasst die Sensoreinheit 42 zumindest eine Strahlenquelle 422, beispielsweise einen Infrarot- Strahl er und/oder eine Glühlampe. In der Regel emittieren Strahlenquellen die Strahlung im Wesentlichen nicht gerichtet und omnidirektional. Um möglichst viel der durch die Strahlenquelle 422 erzeugten Strahlung zur Analyse des Atemgasstromes in der Küvette 5 nutzen zu können umfasst die Sensoreinheit 42 einen Spiegel 421, welche dazu eingerichtet ist die von der Strahlenquelle 422 erzeugte Strahlung im Wesentlichen in die Richtung der Küvette 5 zu reflektieren. Dazu ist der Spiegel 421 beispielsweise als Hohlspiegel ausgebildet. In manchen Ausführungsformen ist der Spiegel 421 zudem aspherisch und/oder anamorphotisch, wodurch eine bessere Anpassung der Form des Strahlengangs 429 möglich ist. Weiter ist der Spiegel 421 für eine hohe Reflexion beispielsweise mit Gold beschichtet. Neben Gold sind auch andere Beschichtungen für den Spiegel 421 denkbar, soweit diese eine Reflexion der durch die Strahlenquelle 422 erzeugten Strahlung gewährleisten. In manchen Ausführungsformen kann die Strahlenquelle 422 selbst auch über eine spiegelnde Beschichtung verfügen, sodass die durch die Strahlenquelle 422 erzeugte Strahlung bereits durch die Strahlenquelle 422 in Richtung der Küvette 5 reflektiert wird. Alternativ ist der Einsatz einer gerichteten Strahlenquelle 422, beispielsweise eines (Infrarot-)Lasers, denkbar. To generate the infrared radiation, the sensor unit 42 comprises at least one radiation source 422, for example an infrared radiator and/or an incandescent lamp. As a rule, radiation sources essentially do not emit the radiation in a directed and omnidirectional manner. In order to be able to use as much of the radiation generated by the radiation source 422 to analyze the respiratory gas flow in the cuvette 5 as possible, the sensor unit 42 a mirror 421, which is set up to reflect the radiation generated by the radiation source 422 essentially in the direction of the cuvette 5. For this purpose, the mirror 421 is designed as a concave mirror, for example. In some embodiments, the mirror 421 is also aspheric and/or anamorphic, which allows the shape of the optical path 429 to be better adapted. Further, the mirror 421 is coated with gold, for example, for high reflection. In addition to gold, other coatings are also conceivable for the mirror 421 insofar as these ensure reflection of the radiation generated by the radiation source 422 . In some specific embodiments, the radiation source 422 itself can also have a reflective coating, so that the radiation generated by the radiation source 422 is already reflected by the radiation source 422 in the direction of the cuvette 5 . Alternatively, the use of a directed radiation source 422, for example an (infrared) laser, is conceivable.
Nach Spiegel 421 und Strahlenquelle 422 ist im Strahlengang 429 eine Linse 423 angeordnet. Die Linse 423 ist beispielsweise als plankonkave Linse ausgeführt, welche unter anderem zur Strahl entwicklung vor der Küvette 5 eingesetzt wird. Die Linse 423 ist ferner ausgebildet und eingerichtet als Strahlteiler zu wirken. Beispielsweise ist die Linse 423 als Fresnel-Linse ausgeführt, welche eine platzsparende Bauweise der Sensoreinheit 42 ermöglicht. An direkt an der Linse 423 ist ein Prisma 424b angeordnet. In manchen Ausführungsformen der Küvette 5 sind die Außenflächen 521a der Küvette 5 abgeschrägt, wie besonders in Figuren 3 und 4 zu sehen, was zu einem prismatischen Effekt der Küvette 5 führt. Das Prisma 424b ist im gleichen Maße abgeschrägt, sodass insgesamt keine Brechungsflächen bzw. Brechungskanten zwischen Linse 423 und Außenfläche 521a der Küvette 5 entstehen. In manchen Ausführungsformen der Sensoreinheit 42 sind die Linse 423 und das Prisma 424b einteilig und aus einem Material gefertigt. Beispielsweise können die Linse 423 und das Prisma 424b in einem Spritzgussverfahren einteilig aus einem Kunststoff, zum Beispiel einem Polysulfon, einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat, hergestellt werden. In manchen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass das Material Teflon ist. Entscheidend für die Wahl des Kunststoffes ist eine hohe Transmission der Infrarotstrahlung. Beispielsweise sollte der Kunststoff bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von einzelnen Wellenlängen im Bereich zwischen 3600 nm und 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85% aufweisen. In manchen Ausführungsformen ist eine Transmission von über 90% oder über 92% zu bevorzugen. Die hohe Transmission ist insbesondere für die Wellenlängen im Bereich von 4200 nm bis 4400 nm sowie 3800 nm bis 4000 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, erforderlich. A lens 423 is arranged in the beam path 429 after the mirror 421 and the radiation source 422 . The lens 423 is designed, for example, as a plano-concave lens, which is used for beam development in front of the cuvette 5, among other things. The lens 423 is also designed and set up to act as a beam splitter. For example, the lens 423 is designed as a Fresnel lens, which enables the sensor unit 42 to be constructed in a space-saving manner. A prism 424b is arranged directly on the lens 423 . In some embodiments of the cuvette 5, the outer surfaces 521a of the cuvette 5 are bevelled, as can be seen particularly in FIGS. 3 and 4, which leads to a prismatic effect of the cuvette 5. The prism 424b is beveled to the same extent, so that overall there are no refractive surfaces or refractive edges between the lens 423 and the outer surface 521a of the cuvette 5. In some embodiments of the sensor unit 42, the lens 423 and the prism 424b are made in one piece and from one material. For example, the lens 423 and the prism 424b can be produced in one piece from a plastic, for example a polysulfone, a polyethersulfone and/or a polycarbonate, in an injection molding process. In some embodiments it can also be provided that the material is Teflon. A high transmission of the infrared radiation is decisive for the choice of the plastic. For example, with a material thickness of 2 mm, the plastic should have a transmission of more than 85% of individual wavelengths in the range between 3600 nm and 4550 nm, preferably in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm. In some embodiments, a transmission of over 90% or over 92% is preferable. The high transmission is required in particular for the wavelengths in the range from 4200 nm to 4400 nm and 3800 nm to 4000 nm, preferably in the wavelength range from 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm.
Die Verwendung eines Kunststoffes/Polymers für Küvette 5 und wesentliche Teile (z.B. Prismen 424a, 424b, Linsen, etc.) der Messeinheit 4 ermöglicht, dass die gesamte Messeinheit ein sehr geringes Gewicht aufweist. Beispielsweise wiegen Küvette 5 und Messeinheit 4 zusammen weniger als 120 g, bevorzugt weniger als 60 g, weiter bevorzugt weniger als 30 g. Sowohl Küvette 5 als auch Messeinheit 4 wiegen jeweils beispielsweise weniger als 80g, bevorzugt weniger als 30 g, weiter bevorzugt weniger als 15 g. Im Innenraum 57 der Küvette 5 trifft die Infrarotstrahlung auf den Atemgasstrom, wobei Teile der Infrarotstrahlung durch CO2-Moleküle, welche im Atemgas enthalten sind, absorbiert werden. Dabei wird insbesondere der Wellenlängenbereich um 4260 (+/- 10) nm absorbiert, wobei der Wellenlängenbereich um 3910 (+/- 10) nm im Wesentlichen nicht von den CO2- Molekülen oder anderen (regulären) Bestandteilen des Atemgases eines Lebewesens absorbiert wird. Der vom Atemgas nicht absorbierte Teil der Infrarotstrahlung passiert durch die Seitenfläche 571b die Seitenwand 522b der Küvette 5 und tritt aus der Außenfläche 521b aus. An die Außenfläche 521b ist das Prisma 424a formschlüssig anliegend angeordnet. Durch die Oberfläche 428a des Prismas 424a tritt die Infrarotstrahlung in das Prisma 424a ein. Das Prisma 424a ist beispielsweise als Umkehrprisma, bevorzugt als Dachtkantprisma, ausgebildet. Zudem ist das Prisma 424a so ausgerichtet und ausgebildet, dass die Infrarotstrahlen zum Beispiel in einem Winkel von mindestens 45° oder mehr auf die Fläche 428b des Prismas 424a treffen. Die Infrarotstrahlen werden an der Fläche 428b in Richtung der Linse 425, welche an dem Prisma 424a angeordnet ist, totalreflektiert. Die Linse 425 ist beispielhaft als Fresnel-Linse ausgebildet und in manchen Ausführungsformen beispielsweise einteilig mit dem Prisma 424a hergestellt, sodass das Prisma 424a materialmäßig zur Linse 425 übergeht. Prisma 424a und Linse 425 können zum Beispiel durch Spritzgießen hergestellt werden und dabei gleichzeitig im gleichen Werkzeug gefertigt werden. The use of a plastic/polymer for the cuvette 5 and essential parts (eg prisms 424a, 424b, lenses, etc.) of the measuring unit 4 makes it possible for the entire measuring unit to have a very low weight. For example, cuvette 5 and measuring unit 4 together weigh less than 120 g, preferably less than 60 g, more preferably less than 30 g. Both the cuvette 5 and the measuring unit 4 each weigh less than 80 g, for example, preferably less than 30 g, more preferably less than 15 g. In the interior 57 of the cuvette 5, the infrared radiation impinges on the respiratory gas flow, with parts of the infrared radiation being absorbed by CO2 molecules contained in the respiratory gas. In particular, the wavelength range around 4260 (+/- 10) nm is absorbed, while the wavelength range around 3910 (+/- 10) nm is essentially not absorbed by the CO2 molecules or other (regular) components of the breathing gas of a living being. The part of the infrared radiation not absorbed by the respiratory gas passes through the side surface 571b through the side wall 522b of the cuvette 5 and emerges from the outer surface 521b. The prism 424a is arranged in a form-fitting manner on the outer surface 521b. The infrared radiation enters the prism 424a through the surface 428a of the prism 424a. The prism 424a is designed, for example, as an inverted prism, preferably as a roof prism. In addition, the prism 424a is oriented and configured such that the infrared rays strike the surface 428b of the prism 424a at an angle of at least 45° or more, for example. The infrared rays are totally reflected at the surface 428b toward the lens 425 arranged on the prism 424a. The lens 425 is designed as a Fresnel lens, for example, and in some embodiments is produced in one piece with the prism 424a, for example, so that the material of the prism 424a transitions to the lens 425. Prism 424a and lens 425 can be manufactured, for example, by injection molding and can be manufactured simultaneously in the same tool.
Die Linse 425 ist zudem so eingerichtet und ausgebildet, dass ein gleichmäßiges Bild auf die Detektoreinheit 426 projiziert wird. Die Detektoreinheit 426, welche beispielsweise zwei Detektorflächen 426a, 426b aufweist, wandelt die eintreffende Infrarotstrahlung in elektrische Signale um. Die Detektorfläche 426a ist beispielsweise ausgebildet um Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 4260 (+/- 100) nm zu detektieren und die Detektorfläche 426b ist beispielsweise ausgebildet um Infrarotstrahlung im Bereich um 3910 (+/- 100) nm zu detektieren. Durch den Vergleich der beiden von der Detektoreinheit 426 detektierten Strahlungsintensitäten ist es möglich zu ermitteln, wie viel der Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 4260 (+/- 100) nm von dem CO2 des Atemgases absorbiert wird. Es ist also wichtig, dass beide Detektorflächen 426a, 426b gleich bestrahlt werden. Die Detektorfläche 426b zur Detektion von Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 3910 (+/- 100) nm wird daher als Referenzdetektor herangezogen, während die Detektorfläche 426a zur Detektion von Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 4260 (+- 100) nm als Messdetektor betrachtet werden kann. Anordnung der Prismen 424a, 424b sowie der Linsen 423, 425 dient zur Strahlführung und Strahl entwicklung, sodass auf beide Detektorflächen 426a, 426b die gleiche Abbildung projiziert werden kann, also die Strahlen gleich geteilt werden. In manchen Ausführungsformen umfasst die Detektoreinheit 426 mehr als zwei Detektorflächen, beispielsweise um weitere Gasbestandteile des Atemgasstromes zu messen. Beispielseise könnten weitere Detektorflächen zur Bestimmung der O2-Konzentration (bspw. Bereich um 1580 nm und/oder 1270 nm) und/oder der CO -Konzentration (bspw. Bereich um 4670 nm und/oder 2340 nm) des Atemgases als Teil der Detektoreinheit 426 verbaut werden.The lens 425 is also set up and designed in such a way that a uniform image is projected onto the detector unit 426 . The detector unit 426, which has two detector surfaces 426a, 426b, for example, converts the incoming infrared radiation into electrical signals. The detector surface 426a is designed, for example, to detect infrared radiation in the wavelength range around 4260 (+/- 100) nm and the detector surface 426b is designed, for example, to detect infrared radiation in the range around 3910 (+/- 100) nm. By comparing the two radiation intensities detected by the detector unit 426, it is possible to determine how much of the infrared radiation in the wavelength range around 4260 (+/- 100) nm is absorbed by the CO2 in the breathing gas. It is therefore important that both detector surfaces 426a, 426b are irradiated in the same way. The detector surface 426b for detecting infrared radiation in the wavelength range around 3910 (+/- 100) nm is therefore used as a reference detector, while the detector surface 426a for detecting infrared radiation in the wavelength range around 4260 (+/- 100) nm can be regarded as a measuring detector. The arrangement of the prisms 424a, 424b and the lenses 423, 425 is used for beam guidance and beam development, so that the same image can be projected onto both detector surfaces 426a, 426b, ie the beams are divided equally. In some embodiments, the detector unit 426 includes more than two detector surfaces, for example to measure other gas components of the respiratory gas flow. For example, further detector surfaces for determining the O2 concentration (e.g. range around 1580 nm and/or 1270 nm) and/or the CO concentration (e.g. range around 4670 nm and/or 2340 nm) of the respiratory gas could be part of the detector unit 426 be installed.
Die einzelnen Bestandteile der Sensoreinheit 42 und des Sensoranschlusses 52 bzw. der Küvette 5, insbesondere Linsen, Prismen und die Küvette 5 selbst, sind beispielsweise aus einem für Infrarotstrahlen transparenten Kunststoff gefertigt. Beispiele für solche Kunststoffe sind Polysulfon, Polyethersulfon, Polymethylenmethacrylat, Polycarbonat, Polytetrafluorethylen, Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), Polyimid, Polyamid. In manchen Ausführungsformen ist auch ein Gemisch der genannten Kunststoffe denkbar oder auch ein Gemisch von einem und/oder mehrerer der Kunststoffe mit weiteren Kunststoffen. Bei einem Gemisch von Kunststoffen sollten der bzw. die genannten Kunststoffe über 90 Gewichts-% des Kunststoffgemisches ausmachen. So könnte Beispielsweise ein Kunststoffgemisch aus 46 % Polysulfon, 46 % Polyethersulfon und 8% Polystyrol bestehen. Bevorzugt sind Kunststoffe und Kunststoffgemische, welche bei einer Materi al stärke von 2mm eine Transmission der Infrarotstrahlung, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3600 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, besonders im Bereich von 3850 nm bis 3960 nm und 4200 nm bis 4300 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90 %, aufweisen. In manchen Ausführungsformen ist eine Transmission von über 92 % wünschenswert. Besonders Polysulfone, Polyethersulfone und/oder Polycarbonate sind als Material für die Linsen 423, 425, Prismen 424a, 424b und die Küvette 5 geeignet. The individual components of the sensor unit 42 and the sensor connection 52 or the cuvette 5, in particular lenses, prisms and the cuvette 5 itself, are made, for example, from a plastic that is transparent to infrared rays. Examples of such plastics are polysulfone, polyethersulfone, polymethylene methacrylate, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, Polyethersulfone, Poly(arylenesulfone), Polyimide, Polyamide. In some embodiments, a mixture of the plastics mentioned is also conceivable, or a mixture of one and/or more of the plastics with other plastics. In the case of a mixture of plastics, the plastic(s) mentioned should make up more than 90% by weight of the plastics mixture. For example, a plastic mixture could consist of 46% polysulfone, 46% polyethersulfone and 8% polystyrene. Preference is given to plastics and plastic mixtures which, with a material thickness of 2 mm, transmit infrared radiation, in particular in the wavelength range from 3600 nm to 4550 nm, preferably in the wavelength range from 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm, particularly in the range from 3850 nm to 3960 nm and 4200 nm to 4300 nm, of over 85%, preferably over 90%. In some embodiments, a transmission greater than 92% is desirable. Polysulphones, polyethersulphones and/or polycarbonates are particularly suitable as material for the lenses 423, 425, prisms 424a, 424b and the cuvette 5.
Während in manchen beispielhaften Ausführungsformen die Linsen, Prismen und die Küvette 5 aus dem gleichen Material gefertigt sind, ist es auch denkbar, dass die Materialien der einzelnen Bestandteile variieren. In manchen Ausführungsformen können beispielsweise die Linsen und/oder Prismen statt aus einem Kunststoff aus einem Mineral bzw. einem anorganischen Material gefertigt sein. While in some exemplary embodiments the lenses, prisms and the cuvette 5 are made of the same material, it is also conceivable that the materials of the individual components vary. In some embodiments, for example, the lenses and/or prisms can be made of a mineral or an inorganic material instead of a plastic.
Ein weiterer Aspekt, welcher die Materialwahl der Küvette 5, der Prismen und der Linsen beispielsweise auszeichnet, ist darin zu sehen, dass die gesamte optische Anordnung (Spiegel, Strahlenquelle, Linsen, Prismen, Küvette) ohne den Einsatz einer Anti -Reflexionsbeschichtung auskommt. A further aspect which characterizes the choice of material for the cuvette 5, the prisms and the lenses, for example, can be seen in the fact that the entire optical arrangement (mirror, radiation source, lenses, prisms, cuvette) does not require the use of an anti-reflection coating.
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Küvette 5 ausschnittsweise als Querschnitt im Bereich des Sensoranschlusses 52 zum Anschluss der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Atemgasstrom. Die Außenflächen 521a, 521b der Küvette 5 verlaufen beispielsweise abgeschrägt, sodass diese keilförmig auf einander zulaufen. Die Außenflächen 521a, 521b sind zum Beispiel plan, sodass die Außenflächen 521a, 521b Ebenen B bzw. E definieren, welche sich in einem Winkel A schneiden. Zur Strahlführung weißt die der Innenraum 57 der Küvette 5 zumindest im Bereich des Sensoranschlusses 52 zwei planparallele Innenflächen 571a, 571b auf, welche die Ebenen C definieren. Die Ebenen C schneiden dabei die Ebenen B bzw. E in einem Winkel D, welcher beispielsweise die Hälfte des Winkels A beträgt. In manchen Ausführungsformen sind die Außenflächen 521a, 521b nicht abgeschrägt, sodass sich die Ebenen B, E und C nie schneiden, die Außenflächen 521a, 521b verlaufen also planparallel zu den Innenflächen 571a, 571b, welche zueinander ebenfalls planparallel verlaufen. Soweit die Prismen 423, 425 in ihrer Anordnung und dem Verlauf der Oberflächen 427, 428a auf den Verlauf der Außenflächen 521a, 521b abgestimmt sind, tritt die Infrarotstrahlung beispielsweise etwa in einem 90° Winkel aus der Innenfläche 521a in den Innenraum 57 der Küvette 5 ein und trifft dann in einem ca. 90° Winkel auf die Innenfläche 521b. In manchen Ausführungsformen verläuft die Strahlung nicht genau Achsparallel, beispielsweise wird die Strahlung bereits hier in Richtung der Detektoren gebündelt. Dadurch kann es vorkommen, dass die Strahlung nur annähernd in einem 90° Winkel verläuft bzw. auf die genannten Flächen trifft und dabei Abweichungen vom 90° Winkel entstehen. Der entsprechende Strahlenverlauf wird beispielsweise durch die Linse 423 entwickelt, sodass die Strahlen senkrecht zu den Innenflächen 571a, 572b verlaufen. FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the cuvette 5 as a cross section in the area of the sensor connection 52 for connecting the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration in the breathing gas flow. The outer surfaces 521a, 521b of the cuvette 5 are slanted, for example, so that they converge in a wedge shape. The outer surfaces 521a, 521b are planar, for example, so that the outer surfaces 521a, 521b define planes B and E, respectively, which intersect at an angle A. At least in the area of the sensor connection 52, the interior 57 of the cuvette 5 has two plane-parallel inner surfaces 571a, 571b, which define the planes C, for guiding the beam. The planes C intersect the planes B and E at an angle D, which is half the angle A, for example. In some embodiments, the outer surfaces 521a, 521b are not beveled, so that the planes B, E and C never intersect, the outer surfaces 521a, 521b therefore run plane-parallel to the inner surfaces 571a, 571b, which also run plane-parallel to one another. Insofar as the prisms 423, 425 are matched in their arrangement and the profile of the surfaces 427, 428a to the profile of the outer surfaces 521a, 521b, the infrared radiation enters the interior 57 of the cuvette 5 at an angle of approximately 90° from the inner surface 521a and then hits the inner surface 521b at an angle of about 90°. In some embodiments, the radiation does not run exactly axially parallel, for example the radiation is already bundled here in the direction of the detectors. As a result, it can happen that the radiation only runs at an angle of approximately 90° or hits the surfaces mentioned, resulting in deviations from the 90° angle. Of the A corresponding beam path is developed, for example, by the lens 423, so that the beams are perpendicular to the inner surfaces 571a, 572b.
In Figur 4 sind die Prismen 424b, 424a und die Küvette 5 schematisch dargestellt um den Verlauf der Oberflächen 427, 428a der Sensoreinheit 42 im Verhältnis zu den Außenflächen 521a, 521b des Sensoranschlusses 52 der Küvette 5 zu verdeutlichen. Beispielsweise sind sowohl die Oberflächen 427 und 428a keilförmig zulaufend abgeschrägt, als auch die Außenflächen 521a, 521b. Durch die Flächen 427, 428a, 521a und 521b werden verschiedene Ebenen B, E, F, G definiert: die Oberfläche 427 definiert die Ebene F, die Oberfläche 428a definiert die Ebene G, die Außenfläche 521a definiert die Ebene B und die Außenfläche 521b definiert die Ebene E. Die Flächen 427, 428a, 521a, 521b sind so ausgebildet, dass die Ebenen F und B parallel zueinander verlaufen und die Ebenen G und E parallel zueinander verlaufen. Die Ebenen F und B stehen dabei in einem Winkel A zu den Ebenen G und E. Wie bereits beschrieben, sind die Flächen 427, 428a, 521a, 521b in manchen Ausführungsformen nicht abgeschrägt, sondern stehen alle planparallel zueinander, was entsprechend auch für die Ebenen B, E, F, G gilt. Es kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn die Flächen 427, 428a, 521a, 521b zumindest geringfügig abgeschrägt sind und keilförmig zulaufen, damit eine einfachere Positionierung der Küvette 5 in der Sensoreinheit 42 erreicht werden kann und auch ein formschlüssiges Anliegen der Außenflächen 521a, 521b an den jeweiligen Oberflächen 427 bzw. 428a sichergestellt werden kann. The prisms 424b, 424a and the cuvette 5 are shown schematically in FIG. For example, surfaces 427 and 428a are tapered, as are outer surfaces 521a, 521b. Different planes B, E, F, G are defined by surfaces 427, 428a, 521a and 521b: surface 427 defines plane F, surface 428a defines plane G, outer surface 521a defines plane B and outer surface 521b defines the plane E. The surfaces 427, 428a, 521a, 521b are formed such that the planes F and B are parallel to each other and the planes G and E are parallel to each other. The planes F and B are at an angle A to the planes G and E. As already described, the surfaces 427, 428a, 521a, 521b are not beveled in some embodiments, but are all plane-parallel to one another, which is also the case for the planes B, E, F, G applies. For example, it can be advantageous if the surfaces 427, 428a, 521a, 521b are at least slightly beveled and taper in the shape of a wedge, so that the cuvette 5 can be positioned more easily in the sensor unit 42 and also that the outer surfaces 521a, 521b fit in a form-fitting manner the respective surfaces 427 and 428a can be ensured.
Vorteilhafterweise sind die drei Sensoreinheiten 41, 42, 43 zusammen in einem Gehäuse 45 angeordnet, wie beispielhaft in einer perspektivischen Ansicht in Figur 5 dargestellt. Das Gehäuse ist beispielsweise im Groben U-förmig ausgebildet, sodass die Küvette 5 in den entstehenden Zwischenraum eingeführt werden kann. Die Sensoreinheiten 41, 43 zur Bestimmung des Atemgasflusses und Atemgasdruckes sind beispielsweise nebeneinander im Gehäuseboden 453 des Gehäuses 45 angeordnet. Um einen Strahlengang 429 durch die Küvette 5 und damit auch durch das Atemgas zu gewährleisten, sind die optischen Bauteile der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration des Atemgases in den Gehäuseseiten 452, 454 angeordnet. So ist beispielsweise die Strahlenquelle 422 zusammen mit dem Spiegel 421, der Linse 423 und dem Prisma 424b in der einen Gehäuseseite 452 und das Prisma 424a mit der Linse 425 in der anderen Gehäuseseite 454 angeordnet. Der Detektor 426 beziehungsweise die Detektorflächen 426a, 426b sind beispielsweise ebenfalls in der Gehäuseseite 454 oder unterhalb der Gehäuseseite 454 im Gehäuseboden 453 oder am Übergang von der Gehäuseseite 454 zum Gehäuseboden 453 angeordnet. Soweit die Messeinheit 4 eine Schnittstelle 44 zum Anschluss von externen Geräten verfügt, ist diese Schnittstelle 44 beispielsweise auch im Gehäuseboden 453 angeordnet, alternativ ist auch eine Anordnung der Schnittstelle 44 in einer der Gehäuseseiten 452, 454 denkbar. The three sensor units 41, 42, 43 are advantageously arranged together in a housing 45, as shown by way of example in a perspective view in FIG. The housing is roughly U-shaped, for example, so that the cuvette 5 can be inserted into the resulting space. The sensor units 41, 43 for determining the respiratory gas flow and respiratory gas pressure are arranged next to one another in the housing base 453 of the housing 45, for example. In order to ensure a beam path 429 through the cuvette 5 and thus also through the respiratory gas, the optical components of the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration of the respiratory gas are arranged in the housing sides 452, 454. For example, the radiation source 422 is arranged together with the mirror 421, the lens 423 and the prism 424b in one side 452 of the housing and the prism 424a with the lens 425 is arranged in the other side 454 of the housing. The detector 426 or the detector surfaces 426a, 426b are also arranged, for example, in the housing side 454 or below the housing side 454 in the housing base 453 or at the transition from the housing side 454 to the housing base 453. If the measuring unit 4 has an interface 44 for connecting external devices, this interface 44 is also arranged, for example, in the housing base 453; alternatively, an arrangement of the interface 44 in one of the housing sides 452, 454 is also conceivable.
Die Stromversorgung der Messeinheit 4 beziehungsweise der Sensoreinheiten 41, 42, 43 wird beispielsweise über eine in dem Gehäuse 45 integrierte, optional wechselbare Batterie oder Akku hergestellt. In manchen Ausführungsformen wird die Messeinheit 4 über eine Schnittstelle mit Strom versorgt. Beispielsweise kann ein angeschlossenes Beatmungsgerät auch die Energieversorgung der Messeinheit 4 übernehmen. Dazu kann die Schnittstelle zwischen Beatmungsgerät und Messeinheit 4 beispielsweise so eingerichtet sein, dass neben der Signal- und/oder Datenübertragung auch die Energieversorgung stattfindet. Alternativ oder ergänzend erhält die Messeinheit 4 ein internes oder externes Netzteil, welche eine direkte Stromversorgung ermöglicht. The power supply for the measuring unit 4 or the sensor units 41, 42, 43 is produced, for example, via an optionally replaceable battery or rechargeable battery integrated in the housing 45. In some embodiments, the measuring unit 4 is supplied with power via an interface. For example, a connected ventilator can also supply the measuring unit 4 with energy. For this purpose, the interface between the ventilator and the measuring unit 4 can be set up, for example, in such a way that, in addition to the signal and/or data transmission, the power supply also takes place. As an alternative or in addition, the measuring unit 4 receives an internal or external power pack, which enables a direct power supply.
Zur sicheren und lösbaren Verbindung zwischen Messeinheit 4 und Küvette 5 können beispielsweise sowohl Messeinheit 4 als auch Küvette 5 Verbindungselemente 451, 61 aufweisen, wie stark vereinfacht in Figur 6 anhand einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Zum Beispiel können die Verbindungselemente 451, 61 in einander greifen und sich gegenseitig blockieren. Beispielsweise können die Verbindungselemente 451, 61 zusammen einen Klick-Mechanismus ausbilden, sodass die Messeinheit 4 an die Küvette 5 angeklickt werden kann. Dazu ist auch denkbar, dass ein Klick-Geräusch ein hörbares Feedback gibt, dass die Messeinheit 4 mit der Küvette 5 verbunden ist. For a secure and detachable connection between the measuring unit 4 and the cuvette 5, both the measuring unit 4 and the cuvette 5 can have connecting elements 451, 61, for example, as illustrated in a highly simplified manner in FIG. 6 using an exemplary embodiment. For example, the connectors 451, 61 can interlock and block each other. For example, the connecting elements 451, 61 can together form a click mechanism, so that the measuring unit 4 can be clicked onto the cuvette 5. It is also conceivable that a clicking noise gives audible feedback that the measuring unit 4 is connected to the cuvette 5 .
In manchen Ausführungsformen ist es beispielsweise auch ergänzend oder alternativ denkbar, dass die Messeinheit 4 eine Art Deckel oder Riegel aufweist, welcher nach Verbindung der Messeinheit 4 mit der Küvette 5 geschlossen wird und die Küvette 5 in der Messeinheit 4 fixiert.In some embodiments, it is also conceivable, for example, additionally or alternatively, for the measuring unit 4 to have a type of cover or bolt which is closed after the measuring unit 4 is connected to the cuvette 5 and fixes the cuvette 5 in the measuring unit 4 .
Figur 7 zeigt die wesentlichen optischen Bauteile (Spiegel 421, Strahlenquelle 422, Linse 423 mit Prisma 424b, Prisma 424a mit Linse 425, Detektorflächen 426a und 426b) der Sensoreinheit 42 sowie einen Querschnitt durch die Küvette im Bereich des Sensoranschlusses 52 für die Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration. Zu Darstellungszwecken sind weitere Elektronikbauteile und das Gehäuse 45 nicht dargestellt. Im Boden 523 der Küvette 5 sind die Durchführungsöffnungen 511 des Sensoranschlusses 51 für die Sensoreinheit 41 zur Messung des Atemgasflusses sowie die Bohrung 531 des Sensoranschlusses 53 für die Sensoreinheit 43 zur Messung des Atemgasdruckes angeordnet. Die Durchführungsöffnungen 511 sind beispielsweise in einer Aufnahme 512 angeordnet, welcher der Aufnahme der Sensoreinheit 41 zur Bestimmung des Atemgasflusses ausgebildet ist. Die Aufnahme 512 ist beispielsweise als separates Teil gefertigt und in eine entsprechende Aussparung, welche zur Halterung der Aufnahme 512 eingerichtet ist. Zum Beispiel ist die Aufnahme 512 in die entsprechende Aussparung der Küvette eingeclipst, beispielsweise über einen Klick- Mechanismus. Darüber hinaus ist es auch denkbar und möglich, dass die Aufnahme 512 einteilig mit der Küvette 5 hergestellt wird und gegebenenfalls nur durch die Durchführungen 511 charakterisiert ist. In der gezeigten Ausführungsform weist die Küvette 5 beziehungsweise die Aufnahme 512 vier Durchführungen 511 auf. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Aufnahme 512 beziehungsweise die Küvette 5 fünf Durchführungen 511 aufweisen, wobei generell eine Anzahl von insgesamt ein bis zehn Durchführungen 511 möglich sind. Die Durchführungen 511 können beispielsweise auch auf mehrere Aufnahmen 512 verteilt sein und/oder an mehreren verschiedenen Stellen der Küvette 5 angeordnet sein. Figure 7 shows the essential optical components (mirror 421, radiation source 422, lens 423 with prism 424b, prism 424a with lens 425, detector surfaces 426a and 426b) of sensor unit 42 and a cross section through the cuvette in the area of sensor connection 52 for sensor unit 42 Determination of the CO2 concentration. Other electronic components and the housing 45 are not shown for purposes of illustration. The feed-through openings 511 of the sensor connection 51 for the sensor unit 41 for measuring the respiratory gas flow and the bore 531 of the sensor connection 53 for the sensor unit 43 for measuring the respiratory gas pressure are arranged in the bottom 523 of the cuvette 5 . The lead-through openings 511 are arranged, for example, in a receptacle 512 which is designed to receive the sensor unit 41 for determining the respiratory gas flow. The receptacle 512 is manufactured as a separate part, for example, and is placed in a corresponding recess which is designed to hold the receptacle 512 . For example, the receptacle 512 is clipped into the corresponding recess in the cuvette, for example using a click mechanism. In addition, it is also conceivable and possible for the receptacle 512 to be produced in one piece with the cuvette 5 and possibly only to be characterized by the passages 511 . In the embodiment shown, the cuvette 5 or the receptacle 512 has four passages 511 . In a further exemplary embodiment, the receptacle 512 or the cuvette 5 can have five passages 511, with a total of one to ten passages 511 generally being possible. The passages 511 can, for example, also be distributed over a number of receptacles 512 and/or can be arranged at a number of different points on the cuvette 5 .
Insbesondere dann, wenn die Messeinheit 4 als wiederverwendbare Einheit ausgebildet ist und die Küvette 5 als Einwegartikel ausgebildet ist, ist die oben beschriebene Möglichkeit, die Küvette 5 lösbar mit der Messeinheit 4 zu verbinden, entscheidend. Ist die Messeinheit 4 als wiederverwendbare Einheit ausgeführt, so kann hier in Betracht gezogen werden, dass die gesamte Messeinheit einer Reinigung zugänglich ist und beispielsweise gegenüber einer Sterilisation und/oder Desinfektion Bestand hat und nicht beschädigt wird. In manchen Ausführungsformen können beispielsweise auch einzelne Teile der Messeinheit 4 wechselbar sein - z.B. die Sensorstifte 411 und/oder der Sensorkopf 431. Auch kann der Innenraum der Messeinheit 4 beispielsweise abgedichtet sein, sodass keine Stoffe von außen in das Gehäuse 45 eindringen können. Somit wäre es ausreichend, wenn die Oberflächen der Messeinheit 4 sterilisierbar sind und/oder desinfiziert werden können. Insbesondere ist dabei darauf zu achten, dass die verwendeten Materialien gegenüber der Reinigung stabil sind und sich nicht auflösen oder sonstig beschädigt werden. In particular when the measuring unit 4 is designed as a reusable unit and the cuvette 5 is designed as a disposable item, the possibility described above of detachably connecting the cuvette 5 to the measuring unit 4 is decisive. If the measuring unit 4 is designed as a reusable unit, it can be considered here that the entire measuring unit can be cleaned and, for example, compared to a cleaning sterilization and/or disinfection and is not damaged. In some embodiments, for example, individual parts of the measuring unit 4 can also be exchangeable - e.g. the sensor pins 411 and/or the sensor head 431. The interior of the measuring unit 4 can also be sealed, for example, so that no substances can penetrate into the housing 45 from the outside. It would therefore be sufficient if the surfaces of the measuring unit 4 can be sterilized and/or disinfected. In particular, care must be taken to ensure that the materials used are stable during cleaning and do not dissolve or become damaged in any other way.
In manchen Ausführungsformen sind sowohl Küvette 5 als auch Messeinheit 4 als Einwegartikel ausgeführt. Dabei kann die Messeinheit 4 mit der Küvette 5 beispielsweise fest verbunden sein, sodass die Messeinrichtung als ein Werkstück ausgeführt ist, ohne dass Messeinheit 4 und Küvette 5 getrennt werden können. Darüber hinaus kann neben der Messeinheit 4 auch die Küvette 5 als Mehrwegartikel, also wiederverwendbar, ausgeführt sein. Dass die Küvette 5 dazu sterilisierbar ist und auch desinfiziert werden kann, wird dabei vorausgesetzt. In some embodiments, both the cuvette 5 and the measuring unit 4 are designed as disposable items. The measuring unit 4 can, for example, be permanently connected to the cuvette 5 so that the measuring device is designed as a workpiece without the measuring unit 4 and cuvette 5 being able to be separated. In addition to the measuring unit 4, the cuvette 5 can also be designed as a reusable item, ie reusable. For this purpose, it is assumed that the cuvette 5 can be sterilized and also disinfected.
In dem in Figur 7 gezeigten Zustand ist die Sensoreinheit 42 mit der Küvette 5 verbunden, wobei die Prismen 424a und 424b formschlüssig außen an den Seitenwänden 522a und 522b anliegen. Zudem ist in der beispielhaften Darstellung der Küvette in Figur 7 zu erkennen, dass die Druckmessung über den Sensoranschluss 53 beziehungsweise die Bohrung 531 im gleichen Bereich der Küvette 5 durchgeführt werden kann wie die CO2-Messung über die Sensoreinheit 42. Dazu ist die Bohrung 531 in dem Boden 523 der Küvette 5 ausgebildet während die Seitenwände 522a und 522b im gleichen Abschnitt der Küvette 5 so ausgebildet sind, dass sie als Sensoranschluss 52 für die Sensoreinheit 42 zur Messung der CO2-Konzentration fungieren.In the state shown in FIG. 7, the sensor unit 42 is connected to the cuvette 5, the prisms 424a and 424b being in positive contact with the side walls 522a and 522b on the outside. In addition, it can be seen in the exemplary representation of the cuvette in Figure 7 that the pressure measurement via the sensor connection 53 or the bore 531 can be carried out in the same area of the cuvette 5 as the CO2 measurement via the sensor unit 42. For this purpose, the bore 531 is in The bottom 523 of the cuvette 5 is formed while the side walls 522a and 522b are formed in the same portion of the cuvette 5 to function as the sensor terminal 52 for the sensor unit 42 for measuring the CO2 concentration.
Grundsätzlich wäre eine Anordnung des Sensoranschlusses 51 für die Sensoreinheit 51 zur Bestimmung des Atemgasflusses im Bereich des Sensoranschlusses 52 zur Bestimmung der CO2-Konzentration ebenfalls möglich, dabei wäre aber darauf zu achten, dass entweder keine Sensorstifte 411 im Innenraum 57 der Küvette 5 angeordnet sein müssen oder diese zumindest außerhalb des Strahlengangs 429 der Sensoreinheit 42 platziert sind. In principle, an arrangement of the sensor connection 51 for the sensor unit 51 for determining the respiratory gas flow in the area of the sensor connection 52 for determining the CO2 concentration would also be possible, but it would have to be ensured that no sensor pins 411 have to be arranged in the interior 57 of the cuvette 5 or they are at least placed outside of the beam path 429 of the sensor unit 42 .
Figur 8 zeigt einen Schnitt entlang einer beispielhaften Ausführungsform der Küvette 5 mit Messeinheit 4 in Aufsicht. Beispielsweise ist an der Küvette 5 eine Kopplung ausgebildet, über welche beispielsweise ein Y-Stück 54, eine Ausatemeinrichtung 11 und/oder allgemein ein Adapter zur Herstellung einer gasleitenden Verbindung, beispielsweise mit einem Beatmungsgerät, angeschlossen werden kann. In der in Figur 8 beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist die Kopplung 60 ausgebildet, sodass die Küvette 5 mit dem Y-Stück 54 gasleitend verbunden werden kann. An der Kopplung 60 ist zur Verbindung mit dem Y-Stück 54 ein Sicherungsring 58 angebracht, welcher zugleich auch als Axiallager 56 dient. Der Sicherungsring 58 ist beispielsweise so ausgebildet, dass das Y-Stück 54 über die Kopplung 60 gestülpt werden kann, sich dann aber an dem Sicherungsring 58 verhakt, sodass ein einfaches Abziehen des Y-Stücks 54 nicht mehr möglich ist. Dadurch, dass der Sicherungsring 58 zugleich als Axiallager 56 ausgebildet ist, kann das Y-Stück 54 frei drehbar mit der Küvette 5 beziehungsweise der Kopplung 60 verbunden werden. In manchen Ausführungsformen der Messeinrichtung 1 bzw. der Küvette 5 umfasst die Küvette 5 keine Kopplung 60, insbesondere wenn keine weiteren Geräte (wie beispielsweise ein Beatmungsgerät 2) gasleitend mit der Küvette verbunden werden sollen. Die Kopplung 60 kann in manchen Ausführungsformen auch als einfaches Rohrstück ausgebildet sein, über welches beispielsweise ein elastischer Schlauch oder ein Adapter aufgesteckt werden können. FIG. 8 shows a section along an exemplary embodiment of the cuvette 5 with the measuring unit 4 in a top view. For example, a coupling is formed on the cuvette 5, via which, for example, a Y-piece 54, an exhalation device 11 and/or in general an adapter for establishing a gas-conducting connection, for example with a ventilator, can be connected. In the embodiment shown as an example in FIG. 8, the coupling 60 is designed so that the cuvette 5 can be connected to the Y-piece 54 in a gas-conducting manner. A locking ring 58 , which also serves as an axial bearing 56 , is attached to the coupling 60 for connection to the Y-piece 54 . The securing ring 58 is designed, for example, in such a way that the Y-piece 54 can be slipped over the coupling 60 but then gets caught on the securing ring 58 so that it is no longer possible to simply pull off the Y-piece 54 . Because the locking ring 58 is also designed as an axial bearing 56, the Y-piece 54 can be freely rotatably connected to the cuvette 5 or the coupling 60. In some embodiments of the Measuring device 1 or the cuvette 5, the cuvette 5 does not include a coupling 60, in particular if no other devices (such as a ventilator 2) are to be connected to the cuvette in a gas-conducting manner. In some embodiments, the coupling 60 can also be in the form of a simple piece of pipe, over which, for example, an elastic hose or an adapter can be attached.
Um eine Leckage, also ein Entweichen des Atemgases, bei der Verbindung zwischen Y-Stück 54 und Küvette 5 zu vermeiden, ist an beziehungsweise um die Kopplung 60 weiter eine Dichtung 55 angeordnet. Die Dichtung 55 führt beispielsweise um die Kopplung 60 herum. Beispielsweise ist die Dichtung 55 aus einem Silikon, zum Beispiel mit einer niedrigen Vorspannung, hergestellt. Während der kombinierte Sicherungsring 58 mit Axiallager 56 die grundsätzliche Drehbarkeit des Y-Stücks 54 gewährleistet, wird der Dreh widerstand, also die Schwer- bzw. Leichtgängigkeit der Drehung primär durch die zwischen Dichtung 55 und Y- Stück 54 entstehende Reibung/Friktion bestimmt. Dieser Dreh widerstand ist dabei besonders gering, Y-Stück 54 und Küvette 5 lassen sich also leicht gegeneinander verdrehen. Bevorzugt liegt der Drehwiederstand zwischen dem Y-Stücks 54 und der Küvette 5 in einem Bereich vonlO bis 80 N*cm. In order to prevent a leak, that is to say an escape of the breathing gas, in the connection between the Y-piece 54 and the cuvette 5, a seal 55 is also arranged on or around the coupling 60. The seal 55 leads around the coupling 60, for example. For example, the seal 55 is made of a silicone, for example with a low preload. While the combined circlip 58 with axial bearing 56 ensures the basic rotation of the Y-piece 54, the rotation is resistance, so the difficulty or ease of rotation primarily determined by the resulting between seal 55 and Y-piece 54 friction / friction. This resistance to rotation is particularly low, so the Y-piece 54 and cuvette 5 can easily be rotated in opposite directions. The rotational resistance between the Y-piece 54 and the cuvette 5 is preferably in a range from 10 to 80 N*cm.
Die Bohrung 531 des Sensoranschlusses 53 sowie die Aufnahme 512 des Sensoranschlusses 51 mit den beispielsweisen vier Durchführungen 511 sind im Boden 523 der Küvette 5 angeordnet. An den Seitenwänden 522a, 522b der Küvette 5 liegen von außen die Prismen 424a, 424b der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration des Atemgases an. Der Strahlengang 429 (in Figur 8 nicht dargestellt), ausgehend von der Strahlenquelle 422, führt im durch den Innenraum 57 die Küvette 5 im Bereich oberhalb der Bohrung 531 des Sensoranschlusses 53. Die drei Sensoreinheiten 41, 42, 43 sind beispielsweise gemeinsam in einem Gehäuse 45 der Messeinheit 4 angeordnet, wobei in Figur 8 nur die wesentlichen optischen Elemente der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration dargestellt sind. Bezogen auf die Sicht der Figur 8 sind die Sensoreinheiten 41 und 43 unter den jeweiligen Sensoranschlüssen 51 beziehungsweise 53 in dem Gehäuse 45 angeordnet (wie in Figur 5 beispielhaft dargestellt).The bore 531 of the sensor connection 53 and the receptacle 512 of the sensor connection 51 with the four passages 511 , for example, are arranged in the base 523 of the cuvette 5 . The prisms 424a, 424b of the sensor unit 42 for determining the CO 2 concentration of the breathing gas lie on the side walls 522a, 522b of the cuvette 5 from the outside. The beam path 429 (not shown in Figure 8), starting from the radiation source 422, guides the cuvette 5 through the interior space 57 in the area above the bore 531 of the sensor connection 53. The three sensor units 41, 42, 43 are, for example, together in one housing 45 of the measuring unit 4 are arranged, only the essential optical elements of the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration being shown in FIG. Based on the view of FIG. 8, the sensor units 41 and 43 are arranged under the respective sensor connections 51 and 53 in the housing 45 (as shown in FIG. 5 by way of example).
Die Küvette 5 ist beispielsweise so aufgeteilt, dass die Sensoranschlüsse 51, 52, 53 zwischen der Kopplung 60 und dem Anschluss 59 angeordnet sind. Die Messeinheit 4 wird dementsprechend ebenfalls zwischen der Kopplung 60 und dem Anschluss 59 angeschlossen.The cuvette 5 is divided, for example, in such a way that the sensor connections 51 , 52 , 53 are arranged between the coupling 60 and the connection 59 . Accordingly, the measuring unit 4 is likewise connected between the coupling 60 and the connection 59 .
Eine weitere Querschnittsansicht durch die Küvette 5 und die Messeinheit 4 ist beispielhaft in Figur 9 dargestellt, wobei das Gehäuse 45 und die Elektronik der Sensoreinheiten 41, 42, 43 größtenteils aus Übersichtsgründen nicht abgebildet sind. Der Querschnitt der Figur 9 steht dabei senkrecht zu dem Querschnitt der Figur 8. Another cross-sectional view through the cuvette 5 and the measuring unit 4 is shown as an example in FIG. The cross section of Figure 9 is perpendicular to the cross section of Figure 8.
Der Strahlengang 429 der Sensoreinheit 42 zu Bestimmung der CO2-Konzentration des Atemgases geht von der Strahlenquelle 422 aus, wobei die Strahlenquelle 422 Strahlen zumindest sowohl in Richtung des Spiegels 421, als auch in Richtung der Linse 423 ausstrahlt. Um eine möglichst hohe Strahlenausbeute zu erreichen ist der Spiegel 421 beispielsweise als mit Gold beschichteter, aspherischer, anamorphotischer Hohlspiegel ausgebildet, wobei der Spiegel 421 die von der Strahlenquelle 422 kommenden Strahlen in Richtung Linse 423 reflektiert. Die Linse 423, beispielsweise als Fresnel-Linse ausgebildet, ist einteilig mit dem Prisma 424b hergestellt, dient der Strahlformung und somit der Ausrichtung der Strahlen auf die Küvette 5. Die Strahlen werden beispielsweise so ausgerichtet, dass diese senkrecht zur Richtung des Atemgasstromes durch die Küvette 5 verlaufen. Das Prisma 424b ist beispielsweise so geformt, dass es eine abgeschrägte Seite aufweist, welche formschlüssig an der Seitenwand 522a der Küvette 5 anliegen kann. Die Schrägung ist in einem Winkel ausgebildet, welcher auch der Abschrägung der Seitendwand 522a entspricht. Auf der dem Prisma 424b gegenüberliegenden Seite der Küvette 5 liegt das Prisma 424a, welches beispielsweise als Dachtkantprisma ausgebildet ist, an der Seitenwand 522b der Küvette 5 formschlüssig an. Das Prisma 424a ist beispielsweise einteilig mit einer Linse 425 ausgebildet, wobei diese Linse zum Beispiel als Fresnel-Linse ausgeführt ist. An der Fläche 428b des Prismas 424a werden die Strahlen totalreflektiert und in Richtung des Detektor 426 geleitet. Die Linse 425 dient beispielsweise dazu, den Strahl zu formen, sodass auf den beiden Detektorflächen 426a, 426b das jeweils gleiche Strahlenbild abgebildet wird. Die Detektorflächen 426a, 426b sind so ausgebildet, dass die Detektorflächen 426a, 426b zwei unterschiedliche Wellenlängen detektieren, wobei die eine Detektorfläche als Referenzdetektor und eine Detektorfläche als Messdetektor ausgebildet ist. The beam path 429 of the sensor unit 42 for determining the CO2 concentration of the breathing gas emanates from the radiation source 422, with the radiation source 422 emitting rays at least both in the direction of the mirror 421 and in the direction of the lens 423. In order to achieve the highest possible radiation yield, the mirror 421 is designed, for example, as a gold-coated, aspheric, anamorphic concave mirror, with the mirror 421 reflecting the rays coming from the radiation source 422 in the direction of the lens 423 reflected. The lens 423, for example designed as a Fresnel lens, is made in one piece with the prism 424b and serves to shape the beam and thus align the beams onto the cuvette 5. The beams are aligned, for example, so that they are perpendicular to the direction of the respiratory gas flow through the cuvette 5 run. The prism 424b is formed, for example, in such a way that it has a beveled side which can bear against the side wall 522a of the cuvette 5 in a form-fitting manner. The bevel is formed at an angle which also corresponds to the bevel of the side end wall 522a. On the side of the cuvette 5 opposite the prism 424b, the prism 424a, which is designed, for example, as a roof prism, rests in a form-fitting manner on the side wall 522b of the cuvette 5. The prism 424a is formed in one piece with a lens 425, for example, this lens being designed as a Fresnel lens, for example. The rays are totally reflected at the surface 428b of the prism 424a and guided in the direction of the detector 426 . The lens 425 is used, for example, to shape the beam so that the same beam image is imaged on the two detector surfaces 426a, 426b. The detector surfaces 426a, 426b are designed in such a way that the detector surfaces 426a, 426b detect two different wavelengths, one detector surface being designed as a reference detector and one detector surface as a measuring detector.
In der beispielhaft gezeigten Ausführungsform ist die Sensoreinheit 43 im gleichen Bereich entlang der Küvette 5 angeordnet, wie die Sensoreinheit 42. Die Bohrung 531 (in Figur 9 nicht dargestellt) des Sensoranschlusses 53 liegt also unterhalb des Strahlengangs 429 der Sensoreinheit 42. Die Sensoreinheit 43 beziehungsweise der Sensorkopf 431 der Sensoreinheit 43 ist dazu in der Aussparung 532 des Bodens 523 der Küvette 5 angeordnet beziehungsweise wird durch Verbinden der Messeinheit 4 mit der Küvette 5 in die Aussparung 532 eingeführt.In the embodiment shown as an example, the sensor unit 43 is arranged in the same area along the cuvette 5 as the sensor unit 42. The bore 531 (not shown in Figure 9) of the sensor connection 53 is therefore below the beam path 429 of the sensor unit 42. The sensor unit 43 or for this purpose, the sensor head 431 of the sensor unit 43 is arranged in the cutout 532 of the bottom 523 of the cuvette 5 or is inserted into the cutout 532 by connecting the measuring unit 4 to the cuvette 5 .
Die Sensorstifte 411 der Sensoreinheit 41 ragen durch die Durchführungen 511 der Aufnahme 512 bzw. der Küvette 5 in den Innenraum 57 der Küvette. Die so angeordneten Sensorstifte dienen beispielsweise der Bestimmung des Atemgasflusses. The sensor pins 411 of the sensor unit 41 protrude through the passages 511 of the receptacle 512 or the cuvette 5 into the interior 57 of the cuvette. The sensor pins arranged in this way are used, for example, to determine the respiratory gas flow.
Die Figur 10 zeigt einen Querschnitt entlang der Küvette 5, wobei der Schnitt mittig durch den Boden 523 und Decke 524 geht. Über die Kopplung 60 der Küvette 5 ist das Y-Stück 54 mit der Küvette 5 verbunden. Um eine Leckage-freie Verbindung zwischen Y-Stück 54 und Küvette 5 zu ermöglichen ist in der Kopplung 60 eine Dichtung 55 angeordnet. Gegen ein versehentliches Lösen des Y-Stückes 54 von der Kopplung 60 ist ein Sicherungsring 58 in der Kopplung 60 angeordnet, welcher beispielhaft gleichzeitig auch als Axiallager 56 dient. Beispielsweise sind der Sicherungsring 58 und das Y-Stück 54 so ausgebildet, dass sich das Y- Stück 54 bei Verbindung mit der Küvette 5 hinter dem Sicherungsring 58 verhakt und somit gegen ein versehentliches Lösen gesichert ist. FIG. 10 shows a cross section along the cuvette 5, the section going through the bottom 523 and top 524 in the middle. The Y-piece 54 is connected to the cuvette 5 via the coupling 60 of the cuvette 5 . A seal 55 is arranged in the coupling 60 in order to enable a leak-free connection between the Y-piece 54 and the cuvette 5 . A locking ring 58 is arranged in the coupling 60 to prevent the Y-piece 54 from being accidentally released from the coupling 60 , which ring also serves as an axial bearing 56 , for example. For example, the locking ring 58 and the Y-piece 54 are designed in such a way that the Y-piece 54 hooks behind the locking ring 58 when it is connected to the cuvette 5 and is thus secured against accidental loosening.
Vorteilhafterweise weist insbesondere die Küvette 5 eine kompakte Bauweise auf, wodurch sich das Totraumvolumen in der Küvette 5, auch mit angeschlossenem Y-Stück 54, verringern lässt. Die maximale Länge 70 der Küvette 5 inklusive Y-Stück 54 und Anschluss 59 beträgt dabei 150 mm, bevorzugt maximal 80 mm, gemessen von der äußersten Kante der Küvette 54 bis zur äußersten Kante des Anschlusses 59, wie in Figur 11 dargestellt. Insbesondere liegt die Länge 70 in einem Bereich von 30 bis 80 mm, kann in manchen Ausführungsformen aber auch unter 30 mm liegen. In manchen Ausführungsformen liegt die Länge 70 bei 46 (+/- 15) mm. In manchen Ausführungsformen weißt beispielsweise das Y-Stück 54 kleinere Abmessungen auf, wodurch die Länge 70 reduziert werden kann. Der Anschluss 59 ist beispielsweise als Standardanschluss für ein Patienteninterface 3 oder eine Verbindung (z.B. Schlauchstück) zum Patienteninterface 3 ausgebildet. Je nach Ausführung des Patienteninterface 3 besteht also auch die Möglichkeit den Anschluss 59 entsprechend kompakter oder größer zu gestalten. Die Ausmaße des Anschlusses 59 hängen daher eng mit dem anzuschließenden Patienteninterface 3 zusammen. Advantageously, the cuvette 5 in particular has a compact design, as a result of which the dead space volume in the cuvette 5 can be reduced, even with a Y-piece 54 connected. The maximum length 70 of the cuvette 5 including the Y-piece 54 and connection 59 is 150 mm, preferably a maximum of 80 mm, measured from the outermost edge of the cuvette 54 to the outermost edge of the connection 59, as shown in FIG. In particular, the length 70 is in a range of 30 to 80 mm, but can also be in some embodiments be less than 30 mm. In some embodiments, the length 70 is 46 (+/- 15) mm. In some embodiments, for example, the Y-piece 54 has smaller dimensions, which means that the length 70 can be reduced. The connection 59 is designed, for example, as a standard connection for a patient interface 3 or a connection (eg piece of tubing) to the patient interface 3 . Depending on the design of the patient interface 3, there is also the possibility of making the connection 59 correspondingly more compact or larger. The dimensions of the connection 59 are therefore closely related to the patient interface 3 to be connected.
Auch der äußere Durchmesser 73 des Anschlusses 59 ist von der Wahl des Patienteninterfaces 3 abhängig. Beispielsweise handelt es sich in der in Figur 12 a) gezeigten Ausführungsform um einen Standardanschluss für eine Trachealkanüle als Patienteninterface 3. Entsprechend fällt der äußere Durchmesser 73 des Anschlusses 59 mit 18.1 mm aus, wobei dies beispielsweise passend für einen 15 mm Innen-Konus ist. Je nach Patienteninterface 3 kann der äußere Durchmesser 73 aber auch geringer oder größer ausfallen. Wird als Patienteninterface 3 beispielsweise ein einfaches Röhrchen genutzt, durch welches das Lebewesen in die Küvette 5 ausatmet, kann der äußere Durchmesser 73 dem Röhrchen entsprechend geringer ausgeführt sein. In manchen Ausführungsformen beträgt insbesondere der Innendurchmesser des Anschlusses 59 eine zumindest ähnliche Größe wie der Innendurchmesser der Küvette 5 im Bereich der Sensoranschlüsse. Ist der innere Querschnitt der Küvette 5 und/oder des Anschlusses 59 nicht kreisförmig, so sollten die Querschnittsflächen in einem ähnlichen Bereich liegen, beispielsweise um nicht mehr als 200 mm2 und/oder 50% voneinander abweichen. The outer diameter 73 of the connection 59 also depends on the selection of the patient interface 3 . For example, the embodiment shown in FIG. 12 a) is a standard connection for a tracheostomy tube as patient interface 3. Accordingly, the outer diameter 73 of the connection 59 is 18.1 mm, which is suitable for a 15 mm inner cone, for example. Depending on the patient interface 3, the outer diameter 73 can also be smaller or larger. If, for example, a simple tube is used as the patient interface 3, through which the living being exhales into the cuvette 5, the outer diameter 73 can be made correspondingly smaller for the tube. In some specific embodiments, the inside diameter of the connection 59 in particular is at least similar in size to the inside diameter of the cuvette 5 in the area of the sensor connections. If the inner cross-section of the cuvette 5 and/or the connection 59 is not circular, the cross-sectional areas should be in a similar range, for example deviating from one another by no more than 200 mm 2 and/or 50%.
Gleiche Voraussetzungen gelten für Maße der Kopplung 60, welche insbesondere so ausgebildet sein sollten, dass beispielsweise ein Y-Stück 54 verbunden werden kann. Um eine möglichst kompakte Bauweise der Küvette 5 zu gewährleisten beträgt der äußere Durchmesser 72 der Kopplung beispielsweise zwischen 5 und 20 mm, diese Maße sind dabei primär für einen Einsatzzweck an Lebewesen mit kleinen Lungenvolumen (beispielsweise Frühgeborene) ausgelegt. Für einen Einsatz an Lebewesen mit größeren Lungenvolumina (und damit zusammenhängend auch größeren Atemflüssen) können dabei auch größere Durchmesser 72 (>20 mm) nötig sein. The same requirements apply to the dimensions of the coupling 60, which should in particular be designed such that a Y-piece 54 can be connected, for example. In order to ensure that the cuvette 5 is as compact as possible, the outer diameter 72 of the coupling is between 5 and 20 mm, for example. These dimensions are primarily designed for use in living beings with small lung volumes (for example premature babies). Larger diameters 72 (>20 mm) may also be necessary for use on living beings with larger lung volumes (and therefore also larger respiratory flows).
Die Innenflächen 571a und 571b der Seitenwände 522a und 522b verlaufen parallel zueinander in einem beispielhaften Abstand 71 von 4,2 mm. Im Allgemeinen kann der Abstand 71 von 2 mm bis 100 mm, bevorzugt zwischen 2 mm und 10 mm betragen. Auch hier kann der Abstand 71 größer bemessen werden, je nach Lebewesen. In manchen Ausführungsformen der Küvette 5 sind die Seitenwände 522a, 522b beziehungsweise die Innenflächen 571a, 571b nicht flach, sondern rund ausgebildet, sodass die Küvette 5 zumindest im Bereich der Sensoranschlüsse 51, 52, 53 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, hier wäre dann Beispielsweise der Durchmesser mit dem Abstand 71 zu bemessen. The inner surfaces 571a and 571b of the side walls 522a and 522b are parallel to each other at an exemplary distance 71 of 4.2 mm. In general, the distance 71 can be from 2 mm to 100 mm, preferably between 2 mm and 10 mm. Here, too, the distance 71 can be larger, depending on the living being. In some embodiments of the cuvette 5, the side walls 522a, 522b or the inner surfaces 571a, 571b are not flat, but round, so that the cuvette 5 has a circular cross-section at least in the area of the sensor connections 51, 52, 53; this would then be the diameter, for example to be dimensioned with the distance 71.
Eine weitere Ansicht der Küvette 5 unter anderem mit den Längen 74, 75 ist in Figur 12 b) zu sehen. Die gesamte Länge 75 der Küvette 5, inklusive Kopplung 60 und Anschluss 59 beträgt zum Beispiel maximal 120 mm, bevorzugt weniger als 80 mm. In manchen Ausführungsformen liegt die gesamte Länge 75 der Küvette 5 in einem Bereich von 15 mm bis 50 mm. In manchen beispielhaften Ausführungsformen liegt die Länge 75 der Küvette 5 bevorzugt bei 36,5 (+/- 15) mm. Another view of the cuvette 5, including the lengths 74, 75, can be seen in FIG. 12b). The entire length 75 of the cuvette 5, including the coupling 60 and the connection 59, is a maximum of 120 mm, for example, preferably less than 80 mm. In some embodiments the entire length 75 of the cuvette 5 is in a range from 15 mm to 50 mm. In some exemplary embodiments, the length 75 of the cuvette 5 is preferably 36.5 (+/−15) mm.
Die Länge 74 des Bereichs der Sensoranschlüsse 51, 52, 53 der Küvette 5 beträgt beispielsweise 5 (+/- 0,4) mm, kann aber auch in einem Bereich von 2 mm bis 25 mm variieren. Die Länge 74 entspricht in manchen Ausführungsformen der Messeinrichtung 1 auch der Breite 76 der Messeinheit 4, zumindest in dem Bereich der Gehäuseseiten 452, 454. Die Breite 76 der Gehäuseseiten 452, 454 kann in manchen Ausführungsformen auch um +/- 10 mm von der Länge 74 abweichen und liegt beispielsweise bei 12 (+/- 5) mm. Insbesondere sind auf der Länge 74 die Sensoranschlüsse 51 und 53 nebeneinander im Boden 523 der Küvette 5 angeordnet. Die Länge 74 wird somit maßgeblich auch durch die Ausmaße der Sensoranschlüsse 51, 53 mitbestimmt, jedoch nicht limitiert. Somit kann die Länge 74 auch größer gewählt werden als für die Sensoranschlüsse 51, 53 nötig wäre. Insgesamt sollte die Länge 74 zumindest so gewählt werden, dass sie ausreicht um die Messeinheit 42 anzuschließen. The length 74 of the area of the sensor connections 51, 52, 53 of the cuvette 5 is 5 (+/−0.4) mm, for example, but can also vary in a range from 2 mm to 25 mm. In some embodiments of the measuring device 1, the length 74 also corresponds to the width 76 of the measuring unit 4, at least in the area of the housing sides 452, 454. In some embodiments, the width 76 of the housing sides 452, 454 can also be +/- 10 mm in length 74 and is, for example, 12 (+/- 5) mm. In particular, the sensor connections 51 and 53 are arranged next to one another in the base 523 of the cuvette 5 along the length 74 . The length 74 is thus also decisively determined by the dimensions of the sensor connections 51, 53, but is not limited. The length 74 can thus also be selected to be greater than would be necessary for the sensor connections 51, 53. Overall, the length 74 should at least be chosen such that it is sufficient to connect the measuring unit 42 .
Da die Y-Stücke in der Regel einen extra Anschluss für die Druckmessung umfassen, diese Messung aber idealerweise ebenfalls in die Messeinrichtung 1 integriert ist, ist es in manchen Ausführungsformen möglich, ein Y-Stück einzusetzen, welches diesen extra Anschluss nicht umfasst, wodurch eine weitere Verkürzung des Aufbaus ermöglicht wird. Since the Y-pieces usually include an extra connection for the pressure measurement, but this measurement is ideally also integrated into the measuring device 1, it is possible in some embodiments to use a Y-piece, which does not include this extra connection, whereby a further shortening of the structure is made possible.
Es ist zu verstehen, dass die zu Figuren 11 und 12 a, b, angegebenen Maße primär für beispielhafte Ausführungsformen für Lebewesen mit kleinen Lungen- und/oder Atemzugsvolumen dienen (kleine Tiere, Frühgeborene, Neugeborene, Babys). In Ausführungsformen, welche für Lebewesen mit größerem Lungen- und/oder Atemzugsvolumen (zum Beispiel ausgewachsene Menschen), kann es zum Teil nötig sein, die Maße entsprechend anzupassen. It is to be understood that the dimensions given for FIGS. 11 and 12a, b primarily serve for exemplary embodiments for living beings with small lung and/or tidal volumes (small animals, premature babies, newborns, babies). In embodiments designed for living beings with larger lung and/or respiratory volumes (e.g. adult humans), it may sometimes be necessary to adjust the dimensions accordingly.
In den Figuren 13 bis 16 sind weitere Ausführungsformen der Messeinrichtung 1, zum Teil in Kombination mit einem Patienteninterface 3 und/oder einem Beatmungsgerät 2 zu sehen. Soweit die Messeinrichtung 1 nur gasleitend mit dem Beatmungsgerät 2 verbunden wird, das Beatmungsgerät 2 also nicht auch zur Verarbeitung, Berechnung, Auswertung, etc. der Messsignale der Messeinheit 4 verwendet wird, kann jegliches Beatmungsgerät in Verbindung mit der Messeinrichtung 1 verwendet werden, soweit das Beatmungsgerät über eine Atemgasquelle verfügt. In manchen Ausführungsformen ist das System so ausgelegt, dass die Messeinrichtung 1 die Messsignale generiert und gegebenenfalls über eine interne Aufbereitungseinheit verarbeitet und diese (aufbereiteten und/oder verarbeiteten) Messsignale bzw. Messwerte an das Beatmungsgerät 2 weitergeleitet werden. Das Beatmungsgerät 2 ist dann beispielsweise so ausgebildet und eingerichtet, die Messsignale auszuwerten und/oder auszugeben. Dazu verfügt das Beatmungsgerät 2 zum Beispiel über eine Schnittstelle zur Verbindung mit der Messeinrichtung 1 beziehungsweise der Messeinheit 4 sowie über die nötigen Auswerte- und Berechnungseinheiten und gegebenenfalls Ausgabeeinheiten und/oder Anzeigeelemente. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass das System so ausgebildet ist, dass das Beatmungsgerät 2 die Atemgasquelle anhand der Werte und Daten der Messeinrichtung 1 über eine Steuereinheit automatisch ansteuert und Beatmungseinstellungen anpasst. In the figures 13 to 16 further embodiments of the measuring device 1, partly in combination with a patient interface 3 and / or a ventilator 2 can be seen. If the measuring device 1 is only connected to the ventilator 2 in a gas-conducting manner, i.e. the ventilator 2 is not also used for processing, calculating, evaluating, etc. the measurement signals of the measuring unit 4, any ventilator can be used in connection with the measuring device 1, provided that ventilator has a breathing gas source. In some embodiments, the system is designed in such a way that the measuring device 1 generates the measuring signals and, if necessary, processes them via an internal processing unit and these (processed and/or processed) measuring signals or measured values are forwarded to the ventilator 2 . The ventilator 2 is then designed and set up, for example, to evaluate and/or output the measurement signals. For this purpose, the ventilator 2 has, for example, an interface for connecting to the measuring device 1 or the measuring unit 4 as well as the necessary evaluation and calculation units and optionally output units and/or display elements. In addition, it is also conceivable that the system is designed in such a way that the ventilator 2 automatically controls the breathing gas source using the values and data from the measuring device 1 via a control unit and adjusts ventilation settings.
Die Messeinrichtung 1 ist in manchen Ausführungseinrichtungen so ausgebildet, dass sie über den Anschluss 59 entweder direkt mit einem Patienteninterface 3 verbunden werden kann und/oder wie in Figur 13 schematisch dargestellt über eine Verbindung 6 mit dem Patienteninterface 3 verbunden wird. Der Anschluss 59 kann beispielsweise auch so eingerichtet sein, dass die Messeinrichtung 1 beziehungsweise die Küvette 5 direkt als Teil in das Patienteninterface 3 integriert wird. In manchen Ausführungsformen ist auch das Patienteninterface 3 ein Teil der Küvette 5, beispielsweise wenn das Patienteninterface 3 lediglich aus einem Mundstück besteht, durch welches das Lebewesen zumindest ausatmet. Zur Auswertung und/oder Verarbeitung der Messsignale der Messeinheit 4 beziehungsweise der einzelnen Sensoreinheiten 41, 42, 43 ist die Messeinheit 4 beispielsweise mit zumindest einer Schnittstelle 44 ausgestattet, über welche beispielsweise ein Signalverarbeitungsgerät 10 angeschlossen wird, welche beispielhaft dazu ausgebildet ist, die Messsignale der Sensoreinheiten 41, 42, 43 zumindest in Messwerte umzuwandeln. In manchen Ausführungsformen ist ein solches Signalverarbeitungsgerät 10 auch bereits in die Messeinheit 4 integriert, wie beispielhaft in Figur 14 dargestellt. Beispielsweise dient dann die Schnittstelle 44 dazu, um die Messwerte weiterzugeben, beispielsweise an eine Anzeige und/oder an ein Beatmungsgerät 2, welches beispielsweise ausgebildet ist, die Messwerte auszuwerten und zu interpretieren. Wie vorgehend bereits beschrieben, kann die Messeinrichtung 1, speziell die Messeinheit 4, auch selbst über Aufbereitungs-, Berechnungs- und Auswerteeinheiten verfügen und gegebenenfalls auch Bedien- und Anzeigeelemente umfassen. In some embodiment devices, the measuring device 1 is designed such that it can either be connected directly to a patient interface 3 via the connection 59 and/or is connected to the patient interface 3 via a connection 6, as shown schematically in FIG. The connection 59 can, for example, also be set up in such a way that the measuring device 1 or the cuvette 5 is integrated directly as a part in the patient interface 3 . In some embodiments, the patient interface 3 is also part of the cuvette 5, for example if the patient interface 3 consists only of a mouthpiece through which the living being at least exhales. In order to evaluate and/or process the measurement signals from measurement unit 4 or from the individual sensor units 41, 42, 43, measurement unit 4 is equipped, for example, with at least one interface 44, via which a signal processing device 10 is connected, for example, which is designed, for example, to process the measurement signals of the Sensor units 41, 42, 43 to convert at least into measured values. In some embodiments, such a signal processing device 10 is also already integrated into the measuring unit 4, as shown in FIG. 14 by way of example. For example, the interface 44 is then used to forward the measured values, for example to a display and/or to a ventilator 2, which is designed, for example, to evaluate and interpret the measured values. As already described above, the measuring device 1, specifically the measuring unit 4, can itself also have processing, calculation and evaluation units and optionally also include operating and display elements.
Figur 15 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Messeinrichtung 1 in Kombination mit einem Beatmungsgerät 2 und einem Patienteninterface 3. Die Küvette 5 ist beispielhaft über die Kopplung 60 mit einem Y-Stück 54 verbunden. Das Y-Stück 54 ist wiederum über die gasleitenden Verbindungen 7 und 9 mit dem Beatmungsgerät 2 verbunden. Beispielsweise dient die Verbindung 7 als Inspirationsleitung, durch die Verbindung 7 wird also während des Einatmens des Lebewesens Atemgas von dem Beatmungsgerät 2 durch das Y-Stück 54 und die Küvette 5 über den Anschluss 59 und die Verbindung 6 zum Patienteninterface 3 geleitet, an welches beispielsweise ein Lebewesen angeschlossen ist. Die Verbindung 9 stellt beispielsweise den Exspirationsschlauch dar, über welchen das Atemgas während des Ausatmens des Lebewesens weggeleitet wird. Beim Ausatmen wird also das ausgeatmete Atemgas des Lebewesens von dem Patienteninterface 3 über die Verbindung 6 mit dem Anschluss 59 durch die Küvette 5 und das Y-Stück 54 und die Verbindung 9 zum Beatmungsgerät 2 geleitet. Beispielsweise werden sowohl während des Einatmens als auch während des Ausatmens durch die Sensoreinheiten 41, 42, 43 zumindest Atemgasfluss, Atemgasdruck und CO2-Konzentration des Atemgases gemessen. Die Messeinheit 4 ist beispielsweise über eine elektrische Verbindung 8 mit dem Beatmungsgerät 2 verbunden, welches die Messsignale der Sensoreinheiten zumindest auswerten und gegebenenfalls interpretieren und ausgeben kann. FIG. 15 shows an exemplary embodiment of the measuring device 1 in combination with a ventilator 2 and a patient interface 3. The cuvette 5 is connected to a Y-piece 54 via the coupling 60, for example. The Y-piece 54 is in turn connected to the ventilator 2 via the gas-conducting connections 7 and 9 . For example, connection 7 serves as an inspiration line, so while the living being is inhaling, breathing gas is routed through connection 7 from the ventilator 2 through the Y-piece 54 and the cuvette 5 via the connection 59 and the connection 6 to the patient interface 3, to which, for example a living being is connected. The connection 9 represents, for example, the expiration hose, via which the respiratory gas is conducted away while the living being exhales. When exhaling, the exhaled breathing gas of the living being is thus routed from the patient interface 3 via the connection 6 to the connection 59 through the cuvette 5 and the Y-piece 54 and the connection 9 to the ventilator 2 . For example, at least the respiratory gas flow, respiratory gas pressure and CO2 concentration of the respiratory gas are measured both during inhalation and during exhalation by the sensor units 41, 42, 43. The measuring unit 4 is connected, for example, via an electrical connection 8 to the ventilator 2, which can at least evaluate and optionally interpret and output the measuring signals of the sensor units.
Die Messeinrichtung 1 ist in manchen Ausführungsformen dazu ausgebildet beispielsweise über eine Ausatemeinrichtung 11 mit einem Beatmungsgerät 2 verbunden zu werden, wie in Figur 16 beispielhaft dargestellt. Dazu wird die Ausatemeinrichtung 11 beispielsweise über die Kopplung 60 mit der Küvette 5 gasleitend verbunden. Im Gegensatz zu der in Figur 15 beschriebenen Ausführung ist die Messeinrichtung 1 nur über eine gasleitende Verbindung 7 mit dem Beatmungsgerät 2 verbunden. Beispielsweise wird über diese gasleitende Verbindung 7 dem Lebewesen Atemgas während der Inspiration zugeführt. Während der Exspiration wird dann zum Beispiel über die Ausatemeinrichtung 11 das ausgeatmete Atemgas des Lebewesens, beispielsweise über ein Ventil, an die Umgebungsluft abgegeben. In some embodiments, the measuring device 1 is designed to be connected to a ventilator 2 via an exhalation device 11, for example, as shown in FIG Figure 16 shown as an example. For this purpose, the exhalation device 11 is connected to the cuvette 5 in a gas-conducting manner, for example via the coupling 60 . In contrast to the embodiment described in FIG. 15, the measuring device 1 is only connected to the ventilator 2 via a gas-conducting connection 7 . For example, respiratory gas is supplied to the living being during inspiration via this gas-conducting connection 7 . During expiration, the breathing gas exhaled by the living being is released into the ambient air, for example via the exhalation device 11, for example via a valve.
In weiteren ergänzenden oder alternativen Ausführungsformen können sowohl die Messeinheit 4 als auch die Küvette 5 im und/oder am Beatmungsgerät 2 angeordnet sein. Beispielsweise ist die Messeinheit 4 in das Beatmungsgerät 2 integriert und die Küvette 5 kann von außen an die Messeinheit 4 angeschlossen werden. Somit wäre die Küvette 5 beispielsweise am Beatmungsgerät 2 angeordnet während die Messeinheit 4 im Beatmungsgerät 2 angeordnet ist. In manchen Ausführungsformen befindet sich die Messeinheit 4 so im Beatmungsgerät 2, dass die Küvette 5 ebenfalls in das Beatmungsgerät 2 integriert wird, sodass sie mit der Messeinheit 4 verbunden werden kann. Die gesamte Messeinrichtung befindet sich dann als im Beatmungsgerät 2. Weiter ist es auch möglich, dass die Messeinrichtung 1, bestehend aus Messeinheit 4 und Küvette 5, außen am Beatmungsgerät angebracht werden. Beispielsweise wird die Messeinrichtung 1 dazu direkt an einen gasleitenden Anschluss des Beatmungsgerätes 2 angeschlossen und optional über einen Haltemechanismus am Beatmungsgerät 2 fixiert.In further supplementary or alternative embodiments, both the measuring unit 4 and the cuvette 5 can be arranged in and/or on the ventilator 2 . For example, the measuring unit 4 is integrated into the ventilator 2 and the cuvette 5 can be connected to the measuring unit 4 from the outside. Thus, the cuvette 5 would be arranged on the ventilator 2 , for example, while the measuring unit 4 is arranged in the ventilator 2 . In some embodiments, the measuring unit 4 is located in the ventilator 2 in such a way that the cuvette 5 is also integrated into the ventilator 2 so that it can be connected to the measuring unit 4 . The entire measuring device is then located in the ventilator 2. It is also possible for the measuring device 1, consisting of the measuring unit 4 and cuvette 5, to be attached to the outside of the ventilator. For example, the measuring device 1 is connected directly to a gas-conducting connection of the ventilator 2 and optionally fixed to the ventilator 2 via a holding mechanism.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass wesentliche Elektronikkomponenten für die Messeinheit 4 in das Beatmungsgerät 2 integriert sind und die Messeinheit 4 ausschließlich aus den Sensoreinheiten 41, 42, 43 (sowie etwaige Verkabelung und Gehäuse) besteht. Weitere Komponenten wie beispielsweise die Stromversorgung liegen dann im Beatmungsgerät 2. Die Messeinheit 4 kann dann im Beatmungsgerät 2 angeschlossen werden. Hier kann beispielsweise eine Klicklösung verbaut werden, durch welche die Messeinheit 4 im Beatmungsgerät 2 lösbar fixiert wird. It is also possible, for example, for essential electronic components for the measuring unit 4 to be integrated into the ventilator 2 and for the measuring unit 4 to consist exclusively of the sensor units 41, 42, 43 (and any cabling and housing). Further components such as the power supply are then in the ventilator 2 . The measuring unit 4 can then be connected in the ventilator 2 . Here, for example, a click solution can be installed, through which the measuring unit 4 is detachably fixed in the ventilator 2 .
Es ist also unter anderem möglich, dass beispielsweise die Messeinheit 4 im Beatmungsgerät 2 integriert ist (entweder fest installiert oder leicht entnehmbar/wechselbar) und/oder die Messeinheit 4 am Beatmungsgerät 2 angebracht und (lösbar) fixiert wird und/oder die Messeinheit 4 nicht direkt im oder am Beatmungsgerät 2 angebracht wird, sondern in Nähe des Lebewesens (beispielsweise ein Frühgeborenes/ein Patient) angeordnet wird. Gleiches gilt für die Küvette 5 - diese kann beispielsweise zusammen mit der Messeinheit 4 im Beatmungsgerät 2 integriert sein und/oder in dem Beatmungsgerät 2 an die Messeinheit 4 angeschlossen werden und/oder (außen) am Beatmungsgerät 2 an die Messeinheit 4, welche optional im oder am Beatmungsgerät 2 angeordnet sein kann, angeschlossen werden und/oder - gegebenenfalls zusammen mit der Messeinheit 4 - in der Nähe des Lebewesens angeordnet werden. It is therefore possible, for example, that the measuring unit 4 is integrated in the ventilator 2 (either permanently installed or easily removable/replaceable) and/or the measuring unit 4 is attached to the ventilator 2 and (removably) fixed and/or the measuring unit 4 is not is attached directly in or on the ventilator 2, but is arranged in the vicinity of the living being (for example a premature baby/a patient). The same applies to the cuvette 5 - this can, for example, be integrated together with the measuring unit 4 in the ventilator 2 and/or be connected to the measuring unit 4 in the ventilator 2 and/or (outside) on the ventilator 2 to the measuring unit 4, which can optionally be in the or can be arranged on the ventilator 2, can be connected and/or—if necessary together with the measuring unit 4—are arranged in the vicinity of the living being.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Messeinrichtung 1 measuring device
2 Beatmungsgerät 3 Patienteninterface 2 ventilator 3 patient interface
4 Messeinheit 4 measurement unit
5 Küvette 5 cuvette
6 Verbindung 6 connection
7 Verbindung 7 connection
8 Kabel 8 cables
9 Verbindung 9 connection
10 Signalverarbeitungsgerät 10 signal processing device
11 Ausatemeinrichtung 11 exhalation device
41 Sensoreinheit 41 sensor unit
42 Sensoreinheit 42 sensor unit
43 Sensoreinheit 43 sensor unit
44 Schnittstelle 44 interface
45 Gehäuse 45 housing
51 Sensoranschluss 51 sensor connector
52 Sensoranschluss 52 sensor connector
53 Sensoranschluss 53 sensor connector
54 Y- Stück 54 Y piece
55 Dichtung 55 seal
56 Axiallager 56 thrust bearing
57 Innenraum 57 interior
58 Sicherungsring 58 locking ring
59 Anschluss 59 connection
60 Kopplung 60 pairing
61 Verbindungselement 61 fastener
70 Länge (Küvette + Y- Stück)70 length (cuvette + Y piece)
71 Ab stand 71 Distance
72 Außendurchmesser (Kopplung)72 outer diameter (coupling)
73 Außendurchmesser (Anschluss)73 outer diameter (connection)
74 Länge (Sensoranschlüsse) 74 length (sensor connections)
75 Länge (Küvette) 76 Breite (Messeinheit)75 length (cuvette) 76 width (unit of measure)
411 Sensorstift 411 sensor pin
421 Spiegel 421 mirrors
422 Strahlenquelle 422 radiation source
423 Linse 423 lens
424a Prisma 424a prism
424b Prisma 424b prism
425 Linse 425 lens
426 Detektor 426 detector
426a Detektorfläche426a detector surface
426b Detektorfläche426b detector surface
427 Oberfläche 427 surface
428a Oberfläche 428a surface
428b Fläche 428b surface
429 Strahlengang 429 beam path
431 Sensorkopf 431 sensor head
451 Verbindungselement451 fastener
452 Gehäuseseite 452 case side
453 Gehäuseboden453 caseback
454 Gehäuseseite 454 case side
511 Durchführung 511 execution
512 Aufnahme 512 recording
521a Außenfläche 521a outer surface
521b Außenfläche 521b outer surface
522a Seitenwand 522a side wall
522b Seiten wand 522b side wall
523 Boden 523 floor
524 Decke 524 ceiling
531 Bohrung 531 bore
532 Aussparung 532 recess
571a Seitenfläche 571b Seitenfläche571a side surface 571b side surface
A Winkel A angle
B VerlängerungB extension
C Verlängerung D Winkel C extension D angle

Claims

28 28
Ansprüche Expectations
1. Messeinrichtung (1) zur Analyse eines Atemgasstromes, umfassend zumindest eine Messeinheit (4) und eine Küvette (5), wobei die Küvette (5) lösbar mit der Messeinheit (4) verbunden ist und eingerichtet und ausgebildet ist, von einem Atemgas durchströmt zu werden dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (4) mindestens zwei Sensoreinheiten (41, 42) aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit (41) ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit (42) ausgebildet ist eine CO2- Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen, die Küvette (5) mindestens zwei Sensoranschlüsse (51, 52) zum Anschluss der Sensoreinheiten (41, 42) zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2-Konzentration eines Atemgases umfasst. 1. Measuring device (1) for analyzing a respiratory gas flow, comprising at least one measuring unit (4) and a cuvette (5), the cuvette (5) being detachably connected to the measuring unit (4) and being set up and designed for a respiratory gas to flow through to be characterized in that the measuring unit (4) has at least two sensor units (41, 42), at least one sensor unit (41) being designed to determine a breathing gas flow and at least one sensor unit (42) being designed to determine a CO2 concentration in a breathing gas to determine, the cuvette (5) comprises at least two sensor connections (51, 52) for connecting the sensor units (41, 42) for determining at least one respiratory gas flow and at least one CO2 concentration of a respiratory gas.
2. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette mindestens drei Sensoranschlüsse (51, 52, 53) umfasst, wobei der mindestens dritte Sensoranschluss (53) ein Sensoranschluss für eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines Atemgasdruckes ist. 2. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette comprises at least three sensor connections (51, 52, 53), the at least third sensor connection (53) being a sensor connection for a sensor unit for determining a respiratory gas pressure.
3. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit mindestens drei Sensoreinheiten (41, 42, 43) umfasst, wobei die mindestens dritte Sensoreinheit (43) eine Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes ist. 3. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring unit comprises at least three sensor units (41, 42, 43), the at least third sensor unit (43) being a sensor unit for determining the respiratory gas pressure.
4. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Atemgas mindestens eine Strahlenquelle (422), mindestens eine Detektoreinheit (426), mindestens einen Spiegel (421), mindestens zwei Linsen (423, 425) und mindestens ein Prisma (424a, 424b) umfasst. 4. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (42) for determining the CO2 concentration in the breathing gas has at least one radiation source (422), at least one detector unit (426), at least one mirror (421) , at least two lenses (423, 425) and at least one prism (424a, 424b).
5. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Linsen (423, 425) als Fresnel-Linsen ausgebildet sind und mindestens eine der zwei Linsen (423, 425) an dem mindestens einem Prisma (424a, 424b) angeordnet ist. 5. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least two of the lenses (423, 425) are designed as Fresnel lenses and at least one of the two lenses (423, 425) on the at least one prism (424a , 424b).
6. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (42) mindestens zwei Prismen (424a, 424b) umfasst, wobei an jedem Prisma (424a, 424b) mindestens eine der mindestens zwei Linsen (423, 425) angeordnet sind. 6. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (42) comprises at least two prisms (424a, 424b), with at least one of the at least two lenses (423, 425) are arranged.
7. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421) ein Hohlspiegel ist. 7. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mirror (421) is a concave mirror.
8. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421) zur hohen Reflexion von Strahlen in einem Wellenlängenbereich von 3500 nm bis 4600 nm, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, bevorzugt mit Gold, beschichtet ist. 8. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mirror (421) for the high reflection of rays in a wavelength range from 3500 nm to 4600 nm, in particular in the wavelength range from 3910 +/- 100 nm and 4260 + /- 100 nm, preferably coated with gold.
9. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421) asphärisch ausgebildet ist. 9. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mirror (421) is aspherical.
10. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421) anamorphotisch ausgebildet ist. 10. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mirror (421) is anamorphic.
11. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit (426) mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) umfasst. 11. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the detector unit (426) comprises at least two detector surfaces (426a, 426b).
12. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) zur Detektion einer von Wellenlängen in einem Bereich von 3950 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 4260 +/- 100 nm, ausgebildet ist und mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) zur Detektion von Wellenlängen in einem Bereich von 3600 nm bis 4200 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm, ausgebildet ist. 12. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least two detector surfaces (426a, 426b) for detecting one of wavelengths in a range of 3950 nm to 4550 nm, preferably in the wavelength range of 4260 +/- - 100 nm, and at least one of the at least two detector surfaces (426a, 426b) is designed to detect wavelengths in a range from 3600 nm to 4200 nm, preferably in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm.
13. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) als Messdetektor ausgebildet ist und mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) als Vergleichsdetektor ausgebildet ist, wobei die mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) die gleiche Größe aufweisen und wobei die Detektorfläche (426a) zur Detektion von Wellenlängen in einem Bereich von 3950 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 4260 +/- 100 nm, als Messdetektor ausgebildet ist. 13. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least two detector surfaces (426a, 426b) is designed as a measuring detector and at least one of the at least two detector surfaces (426a, 426b) is designed as a comparison detector, wherein the at least two detector surfaces (426a, 426b) have the same size and wherein the detector surface (426a) is designed as a measuring detector for detecting wavelengths in a range from 3950 nm to 4550 nm, preferably in the wavelength range from 4260 +/- 100 nm.
14. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (422) eine Infrarot-Strahlenquelle, bevorzugt eine Glühlampe ist. 14. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the radiation source (422) is an infrared radiation source, preferably an incandescent lamp.
15. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma (424a, 424b) als Umkehrprisma, bevorzugt als Dachkantprisma, ausgebildet ist. 15. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one prism (424a, 424b) is designed as an inverted prism, preferably as a roof prism.
16. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma (424a, 424b) materialmäßig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) verbunden ist. 16. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one prism (424a, 424b) is materially connected to at least one of the at least two lenses (423, 425).
17. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma (424a, 424b) einteilig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) hergestellt ist. 17. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one prism (424a, 424b) is produced in one piece with at least one of the at least two lenses (423, 425).
18. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) zwischen einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) und dem mindestens einem Prisma (424a, 424b) angeordnet ist. 18. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) is arranged between one of the at least two lenses (423, 425) and the at least one prism (424a, 424b).
19. Messeinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) zwischen zwei Prismen (424a, 424b) angeordnet ist, wobei die zwei Prismen (424a, 424b) zwischen zwei Linsen (423, 425) angeordnet sind, sodass sich eine Abfolge Linse (423), Prisma (424b), Küvette (5), Prisma (424a), Linse (425) ergibt. 0. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421), die Strahlenquelle (422), die Linsen (423, 425), die Prismen (424a, 424b) der Sensoreinheit (42) und der Sensoranschluss (52) der Küvette (5) zum Anschluss der Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2- Konzentration nicht mit einer Antireflexionsbeschichtung beschichtet sind. 19. Measuring device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) is arranged between two prisms (424a, 424b), the two prisms (424a, 424b) being arranged between two lenses (423, 425), resulting in a sequence of lens (423), prism (424b), cuvette (5), prism (424a), lens (425). 0. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mirror (421), the radiation source (422), the lenses (423, 425), the prisms (424a, 424b) of the sensor unit (42) and the sensor connection (52) of the cuvette (5) for connecting the sensor unit (42) for determining the CO2 concentration are not coated with an anti-reflection coating.
21. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamttransmission der Optik bestehend aus Spiegel (421), Strahlenquelle (422), Linsen (423, 425) und Prismen (424a, 424b) der Sensoreinheit (42) sowie der Küvette (5), über 50% beträgt, bevorzugt über 60%. 21. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the total transmission of the optics consisting of mirror (421), radiation source (422), lenses (423, 425) and prisms (424a, 424b) of the sensor unit (42 ) and the cuvette (5), is over 50%, preferably over 60%.
22. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (424a, 424b), die Linsen (423, 425) und die Küvette (5) aus einem Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kunststoff bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, bevorzugt im Wellenlängenbereich zwischen 3910 +/- 100 nm bis 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweist. 22. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the prisms (424a, 424b), the lenses (423, 425) and the cuvette (5) are made of a plastic, the plastic being a material al thickness of 2 mm has a transmission of infrared rays, preferably in the wavelength range between 3910 +/- 100 nm to 4260 +/- 100 nm, of over 85%, preferably over 90%, more preferably over 92%.
23. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (424a, 424b), die Linsen (423, 425) und die Küvette (5) bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweisen. 23. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the prisms (424a, 424b), the lenses (423, 425) and the cuvette (5) with a material thickness of 2 mm transmit infrared - Rays, preferably in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm, of more than 85%, preferably more than 90%, more preferably more than 92%.
24. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu über 90 Gewichts-% ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polymethylenmethacrylat, ein Polycarbonat, ein Polytetrafluorethylen, Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), ein Polyimid, ein Polyamid und/oder eine Mischung aus mindestens einem der aufgezählten Polymere und optional einem weiteren Polymer ist. 24. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plastic is more than 90% by weight a polysulfone, a polyether sulfone, a polymethylene methacrylate, a polycarbonate, a polytetrafluoroethylene, polyether sulfone, poly(arylene sulfone), a polyimide, is a polyamide and/or a mixture of at least one of the listed polymers and optionally another polymer.
25. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma (424a, 424b) der Sensoreinheit (42) aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt ist. 25. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one prism (424a, 424b) of the sensor unit (42) is made from a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
26. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (423, 425) aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt sind. 26. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lenses (423, 425) are made from a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
27. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Linsen (423, 425) und das mindestens eine Prisma (424a, 424b) der Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration, sowie die Küvette (5) aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt sind. 27. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least the lenses (423, 425) and the at least one prism (424a, 424b) of the sensor unit (42) for determining the CO2 concentration, and the cuvette (5) made of a polysulfone and/or a polyethersulfone and/or a polycarbonate.
28. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (427, 428) eines der Prismen (424a, 424b) zusammen mit einer Oberfläche (427, 428) eines zweiten Prismas (424a, 424b) eine sich verjüngende Spalte bilden, wobei die Küvette (5) im Bereich des Sensoranschlusses (52) zum Anschluss der Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration einen zu der verjüngenden Spalte passenden äußeren Querschnitt aufweist. 28. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a surface (427, 428) of one of the prisms (424a, 424b) together with a surface (427, 428) of a second prism (424a, 424b) a form tapering gaps, the cuvette (5) having an outer cross section matching the tapering gap in the area of the sensor connection (52) for connecting the sensor unit (42) for determining the CO2 concentration.
29. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) einen Innenraum (57) aufweist, wobei der Innenraum (57) zumindest zwei Seitenflächen (571a, 571b) aufweist, welche parallel zueinander verlaufen, wobei die beiden Seitenflächen (571a, 571b) jeweils eine Ebene (C) definieren, und wobei die Küvette (5) zumindest zwei Außenflächen (521a, 521b) aufweist, wobei die Außenflächen (521a, 521b) jeweils eine Ebene (B) definieren und die beiden Ebenen (B) in einem Winkel (A) zueinanderstehen, und wobei die Ebenen (C) in einem Winkel (D) zu den Ebenen (B) stehen, wobei der Winkel (D) halb so groß ist wie der Winkel (A). 29. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) has an interior (57), the interior (57) having at least two side surfaces (571a, 571b) which run parallel to one another, wherein the two side surfaces (571a, 571b) each define a plane (C), and wherein the cuvette (5) has at least two outer surfaces (521a, 521b) wherein the outer surfaces (521a, 521b) each define a plane (B) and the two planes (B) are at an angle (A) to one another, and the planes (C) are at an angle (D) to the planes (B ) where the angle (D) is half the angle (A).
30. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) eine Kopplung (60) umfasst, wobei die Kopplung30. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) comprises a coupling (60), wherein the coupling
(60) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Y-Stück (54) und/oder eine Ausatemeinrichtung (11) mit der Küvette (5) gasleitend zu verbinden. (60) is designed and set up to connect a Y-piece (54) and/or an exhalation device (11) to the cuvette (5) in a gas-conducting manner.
31. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) und das Y-Stück (54) und/oder die Ausatemeinrichtung (11) drehbar miteinander verbunden sind. 31. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) and the Y-piece (54) and/or the exhalation device (11) are rotatably connected to one another.
32. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) und das Y-Stück (54) und/oder die Ausatemeinrichtung (11) so verbunden sind, dass sie gegen ein versehentliches Lösen gesichert sind. 32. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) and the Y-piece (54) and/or the exhalation device (11) are connected in such a way that they are secured against accidental release .
33. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung (60) zur Verbindung von Küvette (5) und Y-Stück (54) und/oder die Ausatemeinrichtung (11) zumindest eine Dichtung (55), zumindest einen Sicherungsring (58) und zumindest ein Axiallager (56) aufweist, wobei der Sicherungsring (58) gegen das versehentliche Lösen sichert. 33. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coupling (60) for connecting the cuvette (5) and Y-piece (54) and/or the exhalation device (11) has at least one seal (55) Has at least one locking ring (58) and at least one axial bearing (56), wherein the locking ring (58) secures against accidental loosening.
34. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Axiallager (56) und ein Sicherungsring (58) gemeinsam als ein Funktionsbauteil ausgebildet sind. 34. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one axial bearing (56) and one retaining ring (58) are designed together as a functional component.
35. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) einen Anschluss (59) für eine gasleitende Verbindung (6) zu einem Patienteninterface (3) aufweist, wobei dieser Anschluss einteilig mit der Küvette (5) hergestellt ist. 35. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) has a connection (59) for a gas-conducting connection (6) to a patient interface (3), this connection being in one piece with the cuvette ( 5) is made.
36. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) und die Messeinheit (4) über zumindest ein Verbindungselement (451) der Messeinheit (4) und zumindest ein Verbindungselement36. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) and the measuring unit (4) have at least one connecting element (451) of the measuring unit (4) and at least one connecting element
(61) der Küvette (5) miteinander lösbar verbunden sind. (61) of the cuvette (5) are detachably connected to one another.
37. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Verbindungselemente (61, 451) ein Klick-System ausbilden. 37. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements (61, 451) form a click system.
38. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (51) zum Anschluss einer Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses zumindest eine Durchführung (511) für zumindest einen Sensorstift (411) aufweist. 38. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor connection (51) for connecting a sensor unit (41) for determining the respiratory gas flow has at least one passage (511) for at least one sensor pin (411).
39. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (51) zumindest eine Aufnahme (512) zur Aufnahme der Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses aufweist, wobei die zumindest eine Durchführung (511) für den zumindest einen Sensorstift (411) in der Aufnahme (512) angeordnet ist. 32 39. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor connection (51) has at least one receptacle (512) for accommodating the sensor unit (41) for determining the respiratory gas flow, the at least one passage (511) for the at least one sensor pin (411) is arranged in the receptacle (512). 32
40. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (52) zum Anschluss einer Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration ausgebildet und eingerichtet ist, die Küvette (5) aufzunehmen, sodass die Außenflächen (521a, 521b) der Küvette (5) formschlüssig an den Prismen (424a, 424b) und/oder der Linse (423) anliegen. 40. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor connection (52) is designed for connecting a sensor unit (42) for determining the CO2 concentration and is set up to accommodate the cuvette (5) so that the outer surfaces (521a, 521b) of the cuvette (5) are in positive contact with the prisms (424a, 424b) and/or the lens (423).
41. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (52) zum Anschluss einer Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Wesentlichen als zwei sich gegenüberliegende, ebene, glatte Außenflächen (521a, 521b) der Seitenwände (522a, 522b) der Küvette ausgebildet ist. 41. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor connection (52) for connecting a sensor unit (42) for determining the CO2 concentration is essentially designed as two opposite, flat, smooth outer surfaces (521a, 521b ) of the side walls (522a, 522b) of the cuvette.
42. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (53) zum Anschluss einer Sensoreinheit (43) zur Bestimmung des Atemgasdruckes zumindest eine Aussparung (532) zur Aufnahme des Sensorkopfes (431) der Sensoreinheit (43) sowie eine Bohrung (531) von der Aussparung (532) in den Innenraum (57) der Küvette (5) aufweist. 42. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor connection (53) for connecting a sensor unit (43) for determining the respiratory gas pressure has at least one recess (532) for receiving the sensor head (431) of the sensor unit (43 ) and a bore (531) from the recess (532) into the interior (57) of the cuvette (5).
43. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) eine gesamte Länge (75) von weniger als 120 mm, bevorzugt weniger als 80 mm, aufweist. 43. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) has an overall length (75) of less than 120 mm, preferably less than 80 mm.
44. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Küvette (5) im Bereich des Sensoranschlusses (52) zum Anschluss einer Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration zwischen 0,5 mm und 3 mm, bevorzugt zwischen 0,8 mm und 2 mm beträgt. 44. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the cuvette (5) in the area of the sensor connection (52) for connecting a sensor unit (42) for determining the CO2 concentration is between 0.5 mm and 3 mm, preferably between 0.8 mm and 2 mm.
45. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Küvette (5) im Bereich des Sensoranschlusses (52) zum Anschluss einer Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration ein sich verjüngendes Querschnittsprofil aufweist. 45. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the cuvette (5) in the area of the sensor connection (52) for connecting a sensor unit (42) for determining the CO2 concentration has a tapering cross-sectional profile.
46. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) in ein Patienteninterface (3) integrierbar ist.46. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) can be integrated into a patient interface (3).
47. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Sensoreinheiten (41, 42) der Messeinheit (4) gemeinsam in einem Gehäuse (45) angeordnet sind. 47. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least two sensor units (41, 42) of the measuring unit (4) are arranged together in a housing (45).
48. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem einen Gehäuse (45) zumindest drei Sensoreinheiten (41, 42, 43) der Messeinheit (4) angeordnet sind. 48. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least three sensor units (41, 42, 43) of the measuring unit (4) are arranged in one housing (45).
49. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses nach dem Prinzip einer thermischen Gasflussbestimmung arbeitet. 49. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (41) for determining the respiratory gas flow works according to the principle of a thermal gas flow determination.
50. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses nach dem Prinzip der thermischen Anemometrie, bevorzugt der Hitzdrahanemometrie, arbeitet. 50. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (41) for determining the respiratory gas flow works according to the principle of thermal anemometry, preferably hot-draft anemometry.
51. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses 33 zumindest einen Sensorstift ( 11) umfasst, wobei der zumindest eine Sensorstift (411) durch die Durchführung (511) zumindest teilweise in den Innenraum (57) der Küvette (5) geführt wird. 51. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (41) for determining the respiratory gas flow 33 comprises at least one sensor pin (11), the at least one sensor pin (411) being guided at least partially into the interior (57) of the cuvette (5) through the passage (511).
52. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (43) zur Bestimmung des Atemgasdruckes den Atemgasdruck über eine Differenz zum Atmosphärendruck bestimmt. 52. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (43) for determining the respiratory gas pressure determines the respiratory gas pressure via a difference to the atmospheric pressure.
53. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (43) zumindest einen Sensorkopf (431) umfasst. 53. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (43) comprises at least one sensor head (431).
54. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) ein Gewicht von unter 80 g, bevorzugt unter 30 g aufweist. 54. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) has a weight of less than 80 g, preferably less than 30 g.
55. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1), bestehend aus Messeinheit (4) und Küvette (5) ein Gesamtgewicht von unter 120 g, bevorzugt unter 60 g aufweist. 55. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (1), consisting of measuring unit (4) and cuvette (5), has a total weight of less than 120 g, preferably less than 60 g.
56. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (4) als Mehrwegartikel und wiederverwendbar ausgeführt ist und/oder die Küvette 5 als Einwegartikel ausgeführt ist. 56. Measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring unit (4) is designed as a reusable and reusable item and/or the cuvette 5 is designed as a disposable item.
57. System zur Analyse eines Atemgasstromes mindestens umfassend a. ein Beatmungsgerät (2), b. ein Patienteninterface (3), dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner eine Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei die Messeinrichtung (1) mit dem Patienteninterface (3) und dem Beatmungsgerät (2) gasleitend verbunden ist. 57. System for analyzing a respiratory gas flow at least comprising a. a ventilator (2), b. a patient interface (3), characterized in that the system further comprises a measuring device (1) according to at least one of the preceding claims, wherein the measuring device (1) is gas-conductively connected to the patient interface (3) and the ventilator (2).
58. System nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) über den Anschluss (59) mit dem Patienteninterface (3) verbunden ist und die Küvette (5) über das Y-Stück (54) mit dem Beatmungsgerät (2) verbunden ist. 58. System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cuvette (5) is connected to the patient interface (3) via the connection (59) and the cuvette (5) is connected to the ventilator via the Y-piece (54). (2) is connected.
59. System nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Messeinheit (4) der Messeinrichtung (1) im und/oder am Beatmungsgerät (2) angeordnet ist. 59. System according to claim 52, characterized in that at least the measuring unit (4) of the measuring device (1) is arranged in and/or on the ventilator (2).
60. Küvette (5) zur Verwendung in einer Messeinrichtung (1) zur Analyse eines Atemgasstromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) mindestens zwei Sensoranschlüsse (51, 52) zum Anschluss von Sensoreinheiten (41, 42) zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2- Konzentration eines Atemgases umfasst. 60. Cuvette (5) for use in a measuring device (1) for analyzing a respiratory gas flow, characterized in that the cuvette (5) has at least two sensor connections (51, 52) for connecting sensor units (41, 42) for determining at least one Breathing gas flow and at least one CO2 concentration of a breathing gas.
61. Messeinheit (4) zur Verwendung in Messeinrichtung (1) zur Analyse eines Atemgasstromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (4) mindestens zwei Sensoreinheiten (41, 42) aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit (41) ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit (42) ausgebildet ist eine CO2-Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen. 61. Measuring unit (4) for use in measuring device (1) for analyzing a respiratory gas flow, characterized in that the measuring unit (4) has at least two sensor units (41, 42), at least one sensor unit (41) being designed to determine a respiratory gas flow and at least one sensor unit (42) is designed to determine a CO2 concentration in a breathing gas.
62. Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration eines Atemgases, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (42) mindestens eine Strahlenquelle (422), 34 mindestens eine Detektoreinheit (426), mindestens einen Spiegel (421), mindestens zwei Linsen (423, 425) und mindestens ein Prisma (424a, 424b) umfasst. 62. Sensor unit (42) for determining the CO2 concentration of a breathing gas, characterized in that the sensor unit (42) has at least one radiation source (422), 34 comprises at least one detector unit (426), at least one mirror (421), at least two lenses (423, 425) and at least one prism (424a, 424b).
63. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Linsen (423, 425) als Fresnel-Linsen ausgebildet sind und mindestens eine der zwei Linsen (423, 425) an dem mindestens einen Prisma (424a, 424b) angeordnet ist. 63. Sensor unit (42) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least two of the lenses (423, 425) are designed as Fresnel lenses and at least one of the two lenses (423, 425) on the at least one prism (424a , 424b).
64. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma (424a, 424b) materialmäßig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) verbunden ist. 64. Sensor unit (42) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one prism (424a, 424b) is materially connected to at least one of the at least two lenses (423, 425).
65. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma (424a, 424b) einteilig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) hergestellt ist. 65. Sensor unit (42) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one prism (424a, 424b) is produced in one piece with at least one of the at least two lenses (423, 425).
66. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma (424a, 424b) und die Linsen (423, 425) aus einem Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kunststoff bei einer Material stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweist. 66. Sensor unit (42) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one prism (424a, 424b) and the lenses (423, 425) are made of a plastic, the plastic having a material thickness of 2 mm a transmission of infrared rays, in particular in the wavelength range of 3910 +/- 100 nm and 4260 +/- 100 nm, of more than 85%, preferably more than 90%, more preferably more than 92%.
67. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu über 90 wt% ein Polysulfon, ein67. Sensor unit (42) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plastic is more than 90 wt% a polysulfone, a
Polyethersulfon, ein Polymethylenmethacrylat, ein Polycarbonat, einpolyethersulfone, a polymethylene methacrylate, a polycarbonate, a
Polytetrafluorethylen, Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), ein Polyimid, ein Polyamid und/oder eine Mischung aus mindestens einem der aufgezählten Polymere und eines oder mehreren weiteren beliebigen Polymeren ist. Polytetrafluoroethylene, polyether sulfone, poly(arylene sulfone), a polyimide, a polyamide and/or a mixture of at least one of the polymers listed and one or more other polymers of your choice.
68. Prisma (424a, 424b) zur Verwendung in einer Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (424a, 424b) einteilig mit einer Linse (423, 425) hergestellt ist, wobei die Linse (423, 425) eine Fresnel-Linse ist 68. Prism (424a, 424b) for use in a sensor unit (42) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the prism (424a, 424b) is produced in one piece with a lens (423, 425), the lens ( 423, 425) is a Fresnel lens
69. Verfahren zur Herstellung von optischen Bauteilen aus Polysulfon und/oder Polyethersulfon und/oder Polycarbonat durch Spritzguss, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Bauteile Prismen (424a, 424b) und Linsen (423, 425) sind. 69. Method for producing optical components from polysulfone and/or polyethersulfone and/or polycarbonate by injection molding, characterized in that the optical components are prisms (424a, 424b) and lenses (423, 425).
70. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (424a, 424b) einteilig mit einer Linse (423, 425) hergestellt wird. 70. Method according to the preceding claim, characterized in that the prism (424a, 424b) is produced in one piece with a lens (423, 425).
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